CN101425702A - 包括无触点电力传送装置的结构物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供当在放置面上放置次级侧设备时,送电装置能够自发地检测原线圈和次级线圈的相对的位置关系,使用该位置关系的检测信息,能够有效地进行两线圈的定位的桌子等结构物。在放置面(SA)的下方埋设送电侧装置(703)。送电侧装置(704)包括送电装置和XY平台(702)。送电装置(10)例如使用高谐波检波电路检测原线圈和次级线圈的相对位置关系,使用致动器驱动XY平台(702),自动地实施相对次级线圈的原线圈的定位。

Description

包括无触点电力传送装置的结构物
技术领域
本发明涉及与无触点电力传送对应的结构物等。
背景技术
近年来,利用电磁感应,即使没有金属部分的触点也能够进行电力传送的无触点电力传送(非接触电力传送)被人们所关注,作为该无触点电力传送的应用例,提出便携式电话机、家庭用机器(例如电话机的子机、时钟)的充电等。
使用原线圈和次级线圈的无触点电力传送装置例如记载在专利文献1。
此外,在无触点电力传送系统中,检测原线圈和次级线圈的位置偏差的技术记载在专利文献2中。在专利文献2记载的技术中,基于受电装置的整流电路的输出电压,检测原线圈和次级线圈的相对位置关系是否正常,在正常的情况下通过发光二极管LED的点亮通知使用者该情况。在位置关系存在异常的情况下LED不点亮。在此情况下,用户手动调整位置关系
专利文献1:日本特开2006-60909号公报
专利文献2:日本特开2005-6460号公报
在无触点电力传送系统中,为了正确地进行原线圈和次级线圈的定位,例如在内置受电装置的次级侧设备中使用专用的送电台(内置送电装置的初级侧电子设备)。但是,在该情况下,如果次级侧设备不同,则每次均必须准备专用的送电台,难以确保送电台的通用性。
例如,在利用无触点电力传送系统对便携式终端的电池充电时,例如即使是同样大小的终端,如果制造商不同,则通常外观的形状(设计)不同,而且次级线圈的设置位置也不同,难以由一台送电台(充电台)应对不同的制造商的多个便携式终端。
此外,在种类不同的终端(例如便携式电话终端和PDA终端)中,终端的大小、形状(设计)不同,次级线圈的设置位置也不同。由此,同样的,难以由一台送电台应对多种不同的终端。
此外,如果不使用专用的送电台,例如仅在具有平坦的平面的结构物(例如桌子)的规定区域上放置便携式终端即能够充电,则无触点电力传送系统的便利性会大幅提高。但是,放置在规定的区域上的概略位置上的便携式终端的次级线圈的正确位置由于和上述同样的理由而不能够特定。由此,这样的次世代的无触点电力传送系统不能够由现状的技术实现。
在专利文献2的技术中,能够向用户提示原线圈和次级线圈的定位是否正确,但定位终究还是需要由用户手动调整。
发明内容
本发明基于以上情况而提出。当使用本发明的至少一个实施方式的结构物时,送电装置(初级侧设备)能够自发地检测送电装置(初级侧设备)和受电装置(次级侧设备)的相对位置关系,通过使用该位置关系的检测信息,能够有效地进行原线圈和次级线圈的定位。原线圈和次级线圈的定位能够自动地进行。由此,能够不依赖于次级侧设备的制造商、大小、种类、设备设计等,总是自动地使两线圈的相对位置适当化。从而能够在日常生活中方便地使用次世代的无触点电力传送系统。
(1)本发明的结构物的一个方式,包括:放置部件,具有放置具有无触点电力传送用的受电装置的电子设备的放置面;和送电装置,用于无触点电力传送,上述送电装置包括原线圈,上述受电装置包括次级线圈,上述送电装置经由电磁耦合的上述原线圈和次级线圈无触点地向上述受电装置传送电力,并且上述送电装置包括检测上述原线圈和上述次级线圈的位置关系的位置检测电路。
在本实施方式的结构物中,送电装置(初级侧设备)能够自发地检测送电装置(初级侧设备)和受电装置(次级侧设备)的相对的位置关系。通过使用该位置关系的检测信息,能够有效地进行原线圈和次级线圈的定位。能够自动地进行原线圈和次级线圈的定位。此外,能够检测线圈间的位置关系的前提是,放置在放置区域中的不是螺钉、钉子等,而是作为送电对象(至少具有这样的可能性)的次级侧设备。即,位置关系的检测电路,具有作为检测位于放置区域中的物品是否是成为送电对象的设备的单元(是否为适当的次级侧设备的检测器)的功能。
(2)在本发明的结构物的其他方式中,具有通知上述位置检测电路的位置关系的检测结果的通知部。
由此,用户能够实时地得到例如相对埋设在放置面的下方的送电装置,放置在结构物的放置面上的次级侧设备(便携式终端等)位于何种位置关系(例如在送电可能范围中但原线圈和次级线圈的中心有大量偏差、两线圈的中心位置一致这样的相对位置关系)。用户例如以该通知信息作为指标,通过使次级侧设备在放置面上反复试验性地移动,能够容易地相对原线圈定位次级线圈。此外,如果使放置区域为透明,用户能够直接或间接地看到位于放置区域的下侧的线圈位置,则能够使定位更加容易。
此外,通过位置检测电路也能够检测出次级侧设备的放置、离去(取下),通知部能够向用户通知该检测结果。此外,通知部也能够向用户通知次级侧设备是否为作为送电对象的设备(例如具有适合规格的次级侧结构的次级侧设备)。
(3)本发明的结构物的其他方式中,上述位置检测电路基于由于带磁体的上述次级线圈的接近而变动的上述原线圈的线圈端电压或线圈电流,检测上述原线圈和次级线圈的位置关系。
基于由带磁体的次级线圈的接近引起的原线圈的电感的变化,能够由简单的电路检测原线圈和次级线圈的位置关系(包括次级线圈向原线圈的接近本身)。即,包括在次级线圈中的磁体,例如是屏蔽次级线圈的磁束和次级侧的电路之间的屏蔽板,或者也可以是次级线圈的磁芯。当次级线圈接近时,原线圈的磁束贯通次级线圈的磁体,由此原线圈的电感上升。此处的“电感”是由于带磁体的次级线圈的接近而变动的电感(正确的是表观上的电感)。“表观上的电感”这一用语是为了与原线圈单独的电感(不受次级线圈的接近的影响时的电感)区别而使用的。该表观上的电感的值,例如通过由计测器实测次级线圈接近时的原线圈的电感而得到。在本说明书,除了明确记载为“表观上的电感”的情况以外,将表观上的电感仅记载为电感。因为随之原线圈的线圈端电压(线圈电流)减少,所以能够通过检测该变化而检测原线圈的接近。
此外,能够检测出次级线圈的接近,即表示作为送电对象的次级侧设备正在接近,由此,接近检测电路具有作为检测放置区域上的设备是否为成为具有次级线圈的送电对象的次级侧设备的检测单元(是否为适当的次级侧设备的检测器)的功能。
(4)在本发明的结构物的其他结构中,上述位置检测电路是检测上述原线圈的驱动频率的高谐波信号的高谐波检波电路。
能够通过高谐波检波电路检测原线圈的驱动频率的高谐波共振峰值。例如,在次级侧(受电装置侧),形成与原线圈的驱动频率的高谐波共振的共振电路。即,在原线圈和次级线圈位于规定的相对位置关系时构成次级侧的共振电路,例如,间歇驱动原线圈观察高谐波检波电路的检波输出电平,则能够高精度地且与次级侧设备的动作无关地(即初级侧自发地)检测原线圈和次级线圈位于规定的相对位置关系的情况。例如,设以原线圈为构成要素的初级侧共振电路的共振频率为fp,通常,重视动作的稳定性,原线圈的驱动频率设定为离开该共振频率(fp)的频率(fd)。原线圈的驱动频率的高谐波(fs),在上下对称的驱动信号的情况下,仅为奇数次高谐波,例如,能够使用五次高谐波(fs=5fd)。高谐波信号是与从原线圈向次级线圈的通常的电力传送无关的频率,对于通常动作没有任何影响,因此是安全的,此外,如果是n次高谐波(n例如为3以上的奇数),则共振的能量减小至基本频率的约1/n,因此共振峰值成为适当的水平,利用高谐波检波电路的检测变得容易。高谐波检波电路的检波输出能够在原线圈(送电装置)和次级线圈(受电装置、次级侧设备)的广义的位置检测中使用,其检波输出能够利用于各种用途。例如,以高谐波检波电路的检波输出作为指标,能够进行原线圈和次级线圈的定位。此外,通过获得高谐波检波输出,能够检测次级侧设备放置在规定位置上的情况(次级侧设备的放置检测)。此外,通过观察高谐波检波输出的电平变动,也能够实时检测原线圈和次级线圈中的任一个远离(或接近)的情况(移动、接近、分离等的检测)。此外,依据一直能够得到的规定电平的高谐波检波输出不再能够得到,能够检测一度放置的次级侧设备被取下的情况(离去检测)。
(5)在本发明的结构物的其他方式中,通过构成在上述原线圈的中心和上述次级线圈的中心为规定的位置关系而进行电磁耦合时,与上述原线圈的驱动频率的高谐波共振的共振电路,从上述高谐波检波电路输出共振峰值信号。
在受电装置侧,形成与原线圈的驱动频率的高谐波共振的共振电路,由此得到高谐波的共振峰值。上述共振电路,例如以与两线圈仅分离规定距离R(R≥0)时的泄漏电感共振的方式,设定次级线圈侧的共振电容器的电容值。在该情况下,在两线圈仅分离R时检测出高谐波共振峰值。同样的,如果利用原线圈和次级线圈的位置一致时的泄漏电感和电容器构成共振电路,则在两线圈的位置一致时得到高谐波共振峰值。即,高谐波检波电路的检波输出能够被用作表示两线圈的位置一致的位置检测信号。从而,以作为该位置检测信号的高谐波检波输出的电平作为指标,能够进行原线圈和次级线圈的定位。例如,在得到超过规定电平的高谐波检波输出时显示灯被点亮,手动使次级侧设备反复试验性地移动,寻找灯点亮的位置,从而能够相对原线圈定位次级线圈。
(6)在本发明的结构物的其他方式中,进而还设置有:致动器,其用于移动上述送电装置的上述原线圈在XY平面上的位置;和XY平台,通过上述致动器的驱动,移动上述原线圈的位置。
例如,通过致动器使原线圈的位置反复试验性地移动,直至得到规定电平以上的高谐波检波输出。由此,能够自动地实现原线圈和次级线圈的规定的相对位置关系。此处,使原线圈反复试验性地移动的方式中,包括例如使原线圈基于规定的移动顺序(例如基于螺旋状的扫描顺序)移动的情况,此外,也包括完全随机移动的情况。
(7)本发明的结构物的其他方式中,上述送电装置包括送电控制装置,上述送电控制装置包括:控制向上述受电装置的送电的送电侧控制电路;检测上述原线圈的驱动频率的上述高谐波信号的高谐波检波电路;基于上述高谐波检波电路的检波信号进行规定的运算,求取上述次级线圈的中心的位置的运算电路;以及控制用于移动上述原线圈的XY平面上的位置的致动器的动作的致动器控制电路,上述致动器控制电路为了检测上述次级线圈的位置而使上述原线圈进行扫描,基于由用于检测上述次级线圈位置的扫描所得到的数据,上述运算电路进行上述规定的运算,求取上述次级线圈的中心的位置,上述致动器控制电路使上述原线圈移动,使得上述原线圈的中心位置成为由上述运算求取的上述次级线圈的中心位置。
运算电路基于得到该高谐波共振峰值时的座标位置数据求取次级线圈的中心位置。利用共振峰值正确地求取次级线圈的中心,使原线圈移动进行定位,使得在求取的次级线圈的中心位置上重合原线圈的中心,因此能够实现两线圈间的高精度的定位。
(8)在本发明的结构物的其他方式中,上述原线圈和次级线圈为圆形线圈,上述致动器控制电路驱动上述致动器使上述原线圈沿着与上述次级线圈交叉的第一轴移动,实施用于检测次级线圈位置的第一扫描,上述运算电路在上述第一扫描中,通过运算求取连接得到上述高谐波检波电路的检波信号的峰值的两点的线段的中点的座标,上述致动器控制电路驱动上述致动器,使上述原线圈沿着与上述第一轴正交并且通过在上述第一扫描中求取的上述中点的第二轴移动,实施用于检测次级线圈位置的第二扫描,上述运算电路在上述第二扫描中,通过运算求取连接得到上述高谐波检波电路的检波信号的峰值的两点的线段的中点的座标,上述致动器控制电路驱动上述致动器,以上述原线圈的中心的位置成为在上述第二扫描中求取的上述中点的位置的方式使上述原线圈移动。
说明利用圆形线圈和高谐波检波进行正交两轴搜索的要点。使圆形的原线圈沿着任意方向的一个轴(第一轴)进行扫描(第一扫描)。例如,在原线圈的搜索范围为四边形的情况下,使原线圈沿着对角方向的轴移动,则原线圈与次级线圈必然相交。在第一扫描中,原线圈和次级线圈的各中心为规定距离(R)时得到高谐波峰值,这样的位置关系在原线圈接近次级线圈时,以及原线圈离开次级线圈时能够实现。由此,当进行第一扫描时在XY平面上的两个点上得到高谐波共振峰值。运算电路求取连接这两点的线段的中点。接着,实施通过该中点并且沿着与第一轴正交的第二轴的第二扫描。运算电路同样地求取连接在第二扫描中得到高谐波峰值的两点的线段的中点。求得的中点的座标表示次级线圈的中心的座标。由此,以圆形的原线圈的中心与求得的次级线圈的中心重合的方式使原线圈移动。从而能够使原线圈高精度地定位在次级线圈上。
(9)在本发明的结构物的其他方式中,具有上述放置面的放置部件具有耐受规定重量的强度,并且,上述原线圈和上述次级线圈隔着上述放置部件电磁耦合。
在原线圈和次级线圈之间插入有放置部件,两线圈隔着该放置部件电磁耦合。放置部件能够通过磁束,能够由具有刚性的材料构成。此外,放置部件具有耐受规定重量的强度。例如,放置部件能够由厚度数毫米的丙烯酸等树脂板构成。优选考虑预定放置的物品的重量等,并且从使两线圈的电磁耦合的损失较小的观点出发,慎重地决定放置部件的材料和厚度。在本方式的结构的情况下,送电装置埋设在结构物的放置面的下方,因此送电装置通过放置部件(具有刚性的平板等)与外部隔断,由此,例如,不用担心水等液体流入送电装置侧,此外,也不用担心物体的落下,能够安心地使用。此外,在使用结构物的放置面的一部分作为次级侧设备的放置区域的情况下,放置面的其他区域例如能够用作放置次级侧设备以外的物体的空间。此外,在不进行次级侧设备的充电等时,在次级侧设备的放置区域上也能够放置次级侧设备以外的物体。
(10)在本发明的结构物的其他方式中,具有上述放置面的放置部件,在上述原线圈与上述次级线圈相对的区域中设置有切口部,由此,上述原线圈和上述次级线圈能够不通过上述放置部件地电磁耦合。
在原线圈和次级线圈相对的区域(覆盖原线圈和次级线圈的至少具有重叠的区域的区域)中,放置部件(平板等)设置切口,能够使原线圈和次级线圈不通过放置部件地直接进行送电和受电。在该情况下,因为在两线圈间没有插入放置部件,所以不会产生无触点传送电力的损失,能够相应地防止传送效率的降低。
(11)在本发明的结构物的其他方式中,上述放置面的至少一部分具有与平面状的上述原线圈面平行的面。
关于放置面的形状,能够想到各种形状,但至少其一部分具有与平面状的原线圈(包括卷绕线圈、在半导体基板等中埋入涡旋状的导线而形成的线圈等)的线圈面平行的面。一般地,认为放置面为水平面,但考虑有可能由于某种理由而放置面整体为斜面,或部分地设置有用于次级侧设备的定位的突起、斜面的情况,放置面并不限于由水平面构成,同样的,放置面的整个区域也不限于由同一平面构成。但是,因为使平面状的原线圈和平面状的次级线圈相对并进行电力传送,所以原线圈面和次级线圈面通常是平行的,从而,放置具有次级线圈的次级侧设备的放置面的至少一部分是与原线圈的线圈面平行的面,以使次级侧设备的主面(次级线圈侧的箱体面)与该面(具有能够放置次级侧设备的程度的宽度的面)抵接的方式进行放置,由此能够保证原线圈和次级线圈平行的位置(最适于无触点电力传送的位置关系)。
(12)在本发明的结构物的其他方式中,上述结构物为桌子状的结构物。
与本方式的无触点电力传送对应的结构物,例如能够用作系统桌这样的多功能的事务用桌,由此,能够在日常生活中使用通用性和便利性极高的次世代的无触点电力传送系统。桌子状的结构物,例如包括便携式电话的售卖店中的能够同时对多个便携式终端进行充电的充电台,此外,也包括家庭饭店、在年轻人中很有人气的酒吧等中的柜台等。
(13)在本发明的结构物的其他方式中,上述结构物为壁状的结构物。
与本方式的无触点电力传送对应的结构物,例如能够用作公寓、独幢住宅中的墙壁(送电装置等埋设在墙壁内的结构物)。在该情况下,例如,利用吊带呈从墙壁吊下的状态的便携式终端,能够通过来自设置在墙壁内部的送电装置的无触点电力传送自动地充电。该在墙壁内组装有送电装置的结构物,除了应用于便携式终端的充电之外,例如也能够应用于向家电制品的动作电力的供给等(这一点,在次级侧设备水平放置型的结构物的情况下也是同样的)。
(14)在本发明的结构物的其他方式中,上述结构物是具有可搬性的板状结构物。
与本方式的无触点电力传送对应的结构物,例如,能够为板状的结构物。所谓板状的结构物,是例如面积较小的板状物,具有优异的可搬性。板状结构物的材质并无限定,例如能够使用丙烯酸等合成树脂,此外,也能够使用为了具有摩擦、冲击的缓冲功能而具有挠性(能够弯曲的性质)、弹力的橡胶、塑料、合成纤维的织物等。在板状结构物的情况下,因为移动性、搬运性优异,所以用户能够方便地在喜好的位置利用无触点电力传送。如果将送电装置埋设在板内,则也能够与板一同移动送电装置。
(15)在本发明的结构物的其他方式中,上述结构物是具有可搬性的垫状结构物。
与本方式的无触点电力传送对应的结构物,例如能够是垫状的结构物。所谓垫状结构物,是例如面积较小的衬垫物、敷设物、覆盖相应位置的覆盖物,具有优异的可搬性。垫状结构物的材质并无限定,例如能够使用丙烯酸等合成树脂,此外,也能够使用为了具有摩擦、冲击的缓冲功能而具有挠性(能够弯曲的性质)、弹力的橡胶、塑料、合成纤维的织物等。在垫状结构物的情况下,因为移动性、搬运性优异,所以用户能够方便地在喜好的位置利用无触点电力传送。如果将送电装置埋设在垫内,则也能够与垫一同移动送电装置。
这样,根据本发明的至少一个方式,能够方便地利用通用性、便利性大幅提高的次世代的无触点电力传送系统,能够促进无触点电力传送系统作为社会基础设施的活用,能够对无触点电力传送系统的普及做出贡献。
(16)在本发明的结构物的其他方式中,上述放置面上能够放置多个上述电子设备,并且相对上述各个电子设备并行地进行无触点电力传送。
在本方式中,例如能够对多个次级侧设备的二次电池同时进行充电。本方式的结构物例如能够作为能够对多台便携式终端同时进行充电的充电台,设置在便携式电话公司的出售店的店内,供顾客自由使用。
(17)在本发明结构物的其他方式中,为了检测上述次级线圈的接近,上述送电装置通过规定频率的驱动信号使上述原线圈间歇驱动。
送电装置间歇地以规定频率驱动原线圈,通过观察线圈端电压(线圈电流)的变化的产生,能够自动检测次级侧设备的接近。当检测出次级侧设备的接近时,例如利用使用高谐波检波电路的正交两轴搜索,自动地特定次级线圈位置,能够使原线圈移动至该特定的位置。由此,能够实现全自动的线圈的定位,用户能够方便地利用无触点电力传送。
附图说明
图1(A)、图1(B)是表示埋设有无触点电力传送用送电装置的结构物的一个例子的图;
图2是表示在包括送电装置、受电装置的无触点电力传送系统中,各部的具体的结构的一个例子的电路图;
图3(A)、图3(B)是用于说明初级侧设备和次级侧设备之间的信息传送的原理的图;
图4是用于说明次级侧设备的接近检测和两线圈的自动定位的图;
图5(A)~图5(F)是用于说明次级线圈的磁体接近原线圈时的电感的增加的图;
图6(A)~图6(D)是表示原线圈和次级线圈的相对位置关系的例子的图;
图7是表示原线圈和次级线圈的相对距离与原线圈的电感的关系的图;
图8是表示由于电感的增大,包括原线圈的共振电路的共振频率的变化的图;
图9(A)~图9(C)是表示原线圈和次级线圈的相对位置的变化例的图;
图10是说明自动调整原线圈和次级线圈的位置关系的方式的图;
图11(A)、图11(B)是表示用于自动调整原线圈和次级线圈的位置关系的具体的电路动作的图;
图12(A)、图12(B)是用于说明原线圈的移动(扫描)的图;
图13是表示原线圈的自动的位置调整的顺序的流程图;
图14是表示包括送电装置、受电装置的无触点电力传送系统中,各部的具体的结构的另一例子的电路图;
图15是表示用于进行次级侧设备的接近检测和两线圈的自动定位的送电装置的结构的一个例子的图;
图16(A)~图16(F)是用于说明次级线圈的磁体接近原线圈时的电感的增加的图;
图17(A)~图17(D)是表示原线圈和次级线圈的相对位置关系的例子的图;
图18是表示原线圈与次级线圈的相对距离和原线圈的电感的关系的图;
图19是用于说明原线圈和次级线圈电磁耦合的变压器中的泄漏电感的概念的图;
图20(A)~图20(E)是用于说明高谐波共振电路的结构和动作的图;
图21(A)、图21(B)是用于说明两线圈离开规定距离R时产生共振的高谐波共振电路的图;
图22(A)~图22(D)是用于说明相对次级线圈扫描原线圈时得到高谐波共振峰值的位置的图;
图23是表示原线圈相对次级线圈接近时的原线圈的电感的变化例和从高谐波检波电路得到的高谐波电压的变化例的图;
图24是用于说明利用正交两轴搜索的次级线圈位置检测方法和定位方法的图;
图25是用于说明利用正交两轴搜索的次级线圈位置检测方法和定位方法的图;
图26是用于说明利用正交两轴搜索的次级线圈位置检测方法和定位方法的图;
图27是用于说明利用正交两轴搜索的次级线圈位置检测方法和定位方法的图;
图28是表示XY平台的基本结构的立体图;
图29(A)、图29(B)是用于说明两线圈的位置一致时产生共振的高谐波共振电路的图;
图30(A)、图30(B)是用于说明以高谐波共振电路的检波输出作为指标,对原线圈进行反复试验性的扫描而进行原线圈的定位的方法的图;
图31是表示以高谐波检波输出作为指标的原线圈的扫描的顺序的流程图;
图32是表示送电装置的其他结构(进行次级侧设备的接近检测和两线圈的相对位置关系信息的通知的结构)的图;
图33(A)、图33(B)是表示使用具有图32的结构的送电装置的无触点电力传送系统的利用方式的一个例子的图;
图34是表示能够相对多个次级侧设备同时进行送电的结构物的主要部分的图;
图35是表示在墙壁中埋设有受电装置的结构的截面图;以及
图36是表示板状、垫状的结构物的例子的图。
符号说明
L1 原线圈              L2 次级线圈
10 送电装置            12 送电部
L4 波形监视电路        16 显示部
20 送电控制装置        22 送电侧控制电路
23  驱动时钟生成电路          24 振荡电路
250 比较器                    26 驱动器控制电路
37  致动器控制电路            28 波形检测电路
290 位置检测电路
310 原线圈位置控制电路
40  受电装置                  42 受电部
43  整流电路                  46 负载调制部
48  供电控制部                50 受电控制装置
52  受电侧控制电路            56 位置检测电路
58  振荡电路                  60 频率检测电路
62  充满电检测电路            90 次级侧设置的负载
92  充电控制装置              94 电池(二次电池)
600 放置部件(平板)           610 支撑部件
620 结构物
510作为次级侧设备的电子设备(除了便携式终端本身之外,还包括在便携式终端上安装有内置有受电装置的折叠器(folder)的复合的设备)、
702 XY平台
704 送电侧装置(初级侧结构体)
710 致动器驱动器              720 X方向致动器
730 Y方向致动器               Z1 次级侧设备的放置区域
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的优选的实施方式。而且,以下说明的实施方式不会不当地限定记载在专利申请的范围内的本发明的内容,在本实施方式中说明的结构的全部内容并不是作为本发明的解决方法所必需的。
(第一实施方式)
首先,说明本发明的结构物的一个例子。
(埋设有无触点电力传送用送电装置的结构物的例子)
图1(A)、图1(B)是表示埋设有无触点电力传送用送电装置的结构物的一个例子的图。图1(A)是作为结构物的一个例子的系统桌的立体图,图1(B)是图1(A)的系统桌的沿着P-P’线的截面图。
如图1(B)所示,送电侧装置(具有送电装置10、致动器(未图示)和XY平台702的初级侧结构体)704内置在具有放置面SA的结构物(此处是系统桌)620中。
即,送电侧装置704设置于在作为结构物的系统桌620的内部设置的凹部中。在系统桌620的上部设置有作为放置部件的平板(例如数毫米厚的丙烯酸板)600,作为该放置部件的平板600通过支撑部件610被支撑。
而且,在以下的说明中,“作为放置部件的平板”仅称为“平板”或“放置部件”。此外,同样的,“作为结构物的系统桌”仅称为“系统桌”或“结构物”。
在平板600的一部分上设置有用于放置例如便携式终端(包括便携式电话终端、PDA终端、能够搬运的电脑终端)的便携式终端放置区域Z1。
如图1(A)所示,设置在平板600上的便携式终端放置区域(放置区域)Z1与其他部分的颜色不同,使得用户能够一眼看出其为放置放置终端的区域。而且,也可以不是便携式终端放置区域(放置区域)Z1的整体颜色不同,而是该区域Z1和其他区域的边界部分的颜色不同。
此外,放置区域Z1能够由透明部件构成,放置区域以外能够由不透明部件构成。在该情况下,用户能够识别放置区域Z1,并且能够观察放置区域Z1的下侧(内部),能够直接或间接地掌握设置在放置区域Z1的下方的原线圈的位置。由此,在用户自己移动次级侧设备的位置,进行原线圈(L1)和次级线圈(L2)的定位时,能够更容易地进行定位,提高用户的使用便利性。
在便携式终端(次级侧设备)510中内置有接受来自送电装置10的电力传送的受电装置40(包括次级线圈)。
内置在系统桌620中的送电装置10,在便携式终端510被放置在便携式终端放置区域Z1上的大致位置时,自动地检测该情况,驱动致动器(在图1中未图示)使XY平台(可动平台)移动,以使原线圈位置和次级线圈位置相配合的方式自动地进行调整。利用该原线圈位置的自动调整功能,能够与便携式终端的制造商、种类、大小、形状、设计等无关地,总是进行使原线圈和次级线圈的位置最佳化的无触点电力传送。
如图1(B)所示,在原线圈和次级线圈之间插入有平板(放置部件)600,两线圈隔着该平板(放置部件)600电磁耦合。平板(放置部件)600能够使磁束通过,能够由具有刚性的材料构成。此外,平板(放置部件)600具有耐受规定重量的强度。
例如,平板(放置部件)600能够由厚度数毫米的丙烯酸等树脂板构成。优选考虑预定放置的物品的重量等,并且从使两线圈的电磁耦合的损失较小的观点出发,慎重地决定平板(放置部件)600的材料的厚度。
在图1(B)的结构的情况下,送电装置10埋设在系统桌(结构物)620的放置面(SA)的下方,因此送电装置通过放置部件(具有刚性的平板等)与外部隔断,从而,不用担心例如水等液体流入送电装置侧,此外,也不用担心物体落下,能够安心地使用。
此外,在利用系统桌(结构物)的放置面的一部分作为次级侧设备的放置区域的情况下,放置面(SA)的其他区域,例如能够用作放置次级侧设备以外的物体的空间。此外,在不进行次级侧设备的充电等时,在次级侧设备的放置区域(Z1)上也能够放置次级侧设备以外的物体。即,图1(A)、图1(B)所示的系统桌例如能够兼用作餐桌。
此外,在图1(B)的结构中,在送电装置10和受电装置40之间插入有平板(放置部件)600,从原线圈向次级线圈的送电隔着该平板(放置部件)600进行,在该情况下,可能产生少量的送电损失。如果在意该送电损失,则也可以与送电区域相对应地在平板(放置部件)600上设置切口,原线圈和次级线圈不隔着平板(放置部件)600地电磁耦合。
即,在原线圈和次级线圈相对的区域(覆盖原线圈和次级线圈至少具有重叠的区域的区域,能够称作送电区域)中,在放置部件(平板)600上设置切口,能够使得原线圈和次级线圈不隔着平板(放置部件)600地直接进行送电和受电。在该情况下,在两线圈间没有插入平板(放置部件)600,因此不会产生无触点传送电力的损失,能够相应地防止传送效率的降低。
这样,本发明的结构物例如能够用作系统桌这样的多功能的事务用桌,由此,能够在日常生活中使用通用性和便利性极高的次世代的无触点电力传送系统。
桌状的结构物,例如包括便携式电话的售卖店中的能够同时对多个便携式终端进行充电的充电台,此外,也包括家庭饭店、在年轻人中很有人气的酒吧等中的柜台等。
此外,本发明的结构物也包括壁状结构物、板状结构物、或垫状的结构物(它们在后面叙述)。
(无触点电力传送系统的结构和动作)
图2是表示包括送电装置、受电装置的无触点电力传送系统中,各部的具体的结构的一个例子的电路图。
(送电装置的结构和动作)
如图2所示,送电侧装置(初级侧结构体)包括:XY平台(可动平台)702;以通过该XY平台702能够在X轴方向和Y轴方向移动的方式设置的送电装置10;致动器驱动器710;X方向致动器720;和Y方向致动器730。具体而言,送电装置10放置在XY平台702的顶板(可动板)上(关于这点,在后面使用图28进行叙述)。
送电装置10包括送电控制装置20、送电部12、波形监视电路14。此外,送电控制装置20具有送电侧控制电路22、驱动时钟生成电路23、振荡电路24、比较器250、驱动器控制电路26、致动器控制电路37、波形检测电路(峰值保持电路或脉冲宽度检测电路)28、原线圈位置控制电路310。
波形检测电路28和比较器250作为生成表示原线圈L1和次级线圈L2的相对位置关系的相对位置信号的位置检测电路290起作用。
此外,受电装置40中设置有受电部40、负载调制部46、供电控制部48。此外,本负载90包括充电控制装置92和电池(二次电池)94。
利用图2的结构,实现无触点电力传送(非接触电力传送)系统,其使原线圈L1和次级线圈L2电磁耦合,从送电装置10相对受电装置40传送电力,从受电装置40的电压输出节点NB6相对负载90供给电力(电压VOUT)。
送电装置10(送电模块、初级模块)能够包括原线圈L1、送电部12、波形监视电路14、显示部16、送电控制装置20。而且,送电装置10、送电控制装置20并不限定于图2的结构,也能够实施省略其构成要素的一部分(例如显示部、波形监视电路)、追加其他构成要素、变更连接关系等各种变形。
送电部12在电力传送时生成规定频率的交流电压,在数据传送时生成依据数据的频率不同的交流电压,并向原线圈L1供给。
图3(A)和图3(B)是用于说明初级侧设备和次级侧设备之间的信息传送的原理的图。在从初级侧向次级侧的信息传送中利用频率调制。此外,在从次级侧向初级侧的信息传送中利用负载调制。
如图3(A)所示,例如,在从送电装置10相对受电装置40发送数据“1”的情况下,生成频率f1的交流电压,在发送数据“0”的情况下,生成频率f2的交流电压。
此外,如图3(B)所示,受电装置40能够通过负载调制切换为低负载状态/高负载状态,由此,能够向初级侧(送电装置10)发送“0”、“1”。
图2的送电部12能够包括驱动原线圈L1的一端的第一送电驱动器、驱动原线圈L1的另一端的第二送电驱动器、与原线圈L1一起构成共振电路的至少一个电容器。而且,送电部12所包括的第一、第二送电驱动器各自例如能够是由功率MOS晶体管构成的逆变电路(或缓冲电路),并被送电控制装置20的驱动器控制电路26控制。
如图1所示,在平板600上放置便携式电话机510,成为原线圈L1的磁束通过次级线圈L2的状态。另一方面,在不需要电力传送时,使平板600和便携式电话机510物理上分离,成为原线圈L1的磁束不通过次级线圈L2的状态。
作为原线圈L1和次级线圈L2,例如,能够使用在同一平面内涡旋状地卷绕有绝缘的单线的平面线圈。但是,也可以用捻线代替单线,使用涡旋状地卷绕有该捻线(搓捻绝缘的多个细单线而成)的平面线圈。但是,线圈的种类并无特别限定。
波形监视电路14是检测原线圈L1的感应电压的电路,例如能够包括电阻RA1、RA2、设置在RA1和RA2的共用连接点NA3与GND(广义的低电位侧电源)之间的二极管DA1。具体而言,将由电阻RA1、RA2对原线圈的感应电压进行分压而得到的信号PHIN输入送电控制装置20的波形检测电路28。
显示部16使用颜色、图像等显示无触点电力传送系统的各种状态(电力传送中、ID认证等),例如通过LED(发光二极管)、LCD(液晶显示装置)等实现。
送电控制装置20是进行送电装置10的各种控制的装置,能够通过集成电路装置(IC)等实现。该送电控制装置20包括送电侧控制电路22、驱动时钟生成电路23、振荡电路24、驱动器控制电路26、波形检测电路28、比较器250、原线圈位置控制电路310、致动器控制电路37。
送电侧控制电路22进行送电装置10、送电控制装置20的控制,例如,能够通过门阵列、微型计算机等实现。
具体而言,送电侧控制电路22进行电力传送、负载检测、频率调制、异物检测、或装卸检测等必需的各种顺序控制、判定处理。
振荡电路24例如由水晶振荡电路构成,生成初级侧的时钟。驱动时钟生成电路23基于由振荡电路24生成的时钟、来自送电侧控制电路22的频率设定信号,生成期望的频率的驱动控制信号。
驱动器控制电路26例如进行调整,使得包括在送电部12中的两个送电驱动器(未图示)不会同时导通,并且向送电部12的送电驱动器(未图示)输出驱动控制信号,控制该送电驱动器的动作。
波形检测电路28监视与原线圈L1的一端的感应电压相当的信号PHIN的波形,进行负载检测、异物检测等。例如,当受电装置40的负载调制部46相对送电装置10进行用于发送信号的负载调制时,原线圈L1的感应电压的信号波形与此相应地改变。
具体而言,如图3(B)所示,如果为了发送数据“0”,受电装置40的负载调制部46使负载变低,则信号波形的振幅(峰值电压)变小,如果为了发送数据“1”而使负载变高,则信号波形的振幅变大。从而,波形检测电路28通过进行感应电压的信号波形的峰值保持处理等,判断峰值电压是否超过域值电压,能够判断来自受电装置40的数据是“0”还是“1”。而且,波形检测的方法并不限于上述方法。例如,也可以使用峰值电压以外的物理量判断受电侧的负载是变高还是变低。例如,能够使用峰值电流进行判断。
此外,作为波形检测电路28,能够使用峰值保持电路(或者,检测由电压和电流的相位差确定的脉冲宽度的脉冲宽度电路)。通过比较器250使波形检测电路28的输出信号的电平与规定的阈值相比较,由此得到表示原线圈L1和次级线圈L2的相对位置关系的相对位置信号PE(关于该点,在后面参照图4进行叙述)。
(受电装置的结构和动作)
受电装置40(受电模块、次级模块)能够包括次级线圈L2、受电部42、负载调制部46、供电控制部48、受电控制装置50。而且,受电装置40、受电控制装置50并不限于图2的结构,能够实施省略其构成要素的一部分、追加其他构成要素、变更连接关系等各种变形。
受电部42将次级线圈L2的交流的感应电压变换为直流电压。该变换通过受电装置42所具有的整流电路43进行。该整流电路43包括二极管DB1~DB4。二极管DB1设置在次级线圈L2的一端的节点NB1与直流电压VDC的生成节点NB3之间,DB2设置在节点NB3与次级线圈L2的另一端的节点NB2之间,DB3设置在节点NB2与VSS的节点NB4之间,DB4设置在节点NB4与NB1之间。
受电部42的电阻RB1、RB2设置在节点NB1、NB4之间。并且,由电阻RB1、RB2对节点NB1、NB4间的电压进行分压而得到的信号CCMPI输入受电控制装置50的频率检测电路60。
受电部42的电容器CB1和电阻RB4、RB5设置在直流电压VDC的节点NB3与VSS的节点NB4之间。并且由电阻RB4、RB5对节点NB3、NB4之间的电压进行分压而得到的分压电压VD4经由信号线LP2,输入受电侧控制电路52和位置检测电路56。关于位置检测电路56,该分压电压VD4成为用于位置检测的信号输入(ADIN)。
负载调制部46进行负载调制处理。具体而言,在从受电装置40向送电装置10发送期望的数据时,根据发送数据,使负载调制部46(次级侧)中的负载可变,使得原线圈L1的感应电压的信号波形变化。为此,负载调制部46包括串联设置在节点NB3、NB4间的电阻RB3、晶体管TB3(N型的CMOS晶体管)。
该晶体管TB3利用从受电控制装置50的受电侧控制电路52经由信号线LP3发送来的控制信号P3Q而被导通·断开控制。在本送电开始之前的认证步骤中,在对晶体管TB3进行导通·断开控制、进行负载调制并向送电装置发送信号时,供电控制部48的晶体管TB2断开,负载90成为不与受电装置40电连接的状态。
例如,在为了发送数据“0”而使次级侧为低负载(阻抗大)时,信号P3Q为L电平,晶体管TB3断开。由此,负载调制部46的负载几乎为无限大(无负载)。另一方面,在为了发送数据“1”而使次级侧为高负载(阻抗小)时,信号P3Q为H电平,晶体管TB3导通。由此,负载调制部46的负载为电阻RB3(高负载)。
供电控制部48控制向负载90的电力的供给。稳压器(LDO)49对由整流电路43的变换得到的直流电压VDC的电压电平进行调整,生成电源电压VD5(例如5V)。受电控制装置50例如被供给该电源电压VD5而进行动作。
此外,在稳压器(LDO)49的输入端和输出端之间,设置有由PMOS晶体管(M1)构成的开关电路。通过使作为该开关电路的PMOS晶体管(M1)导通,绕过稳压器(LDO)49形成通路。例如,在高负载(例如,在消耗很大的二次电池的充电的初期,必需稳定地流动大致一定的大电流,这种时候相当于高负载)时,由于稳压器49本身的等价阻抗电力损失增大,发热也增大,因此绕过稳压器,经由旁通路向负载供给电流。
为了控制作为开关电路的PMOS晶体管(M1)的导通/断开,设置有作为旁通控制电路起作用的NMOS晶体管(M2)和上拉电阻R8。
当高电平的控制信号从受电侧控制电路52通过信号线LP4施加在NMOS晶体管(M2)的栅极上时,NMOS晶体管(M2)导通。这样,PMOS晶体管(M1)的栅极成为低电平,PMOS晶体管(M1)导通,形成绕过稳压器(LDO)49的通路。另一方面,在NMOS晶体管(M2)为导通状态时,PMOS晶体管(M1)的栅极通过上拉电阻R8而维持为高电平,因此PMOS晶体管(M1)断开,不形成旁通路。
NMOS晶体管(M2)的导通/断开通过受电控制装置50中包括的受电侧控制电路52进行控制。
此外,晶体管TB2(P型的CMOS晶体管)设置在电源电压VD5的生成节点NB5(稳压器49的输出节点)和节点NB6(受电装置40的电压输出节点)之间,通过来自受电控制装置50的控制电路52的信号P1Q进行控制。具体而言,晶体管TB2在完成ID认证(确立)进行通常的电力传送(即本送电)的情况下为导通状态。
受电控制装置50是进行受电装置40的各种控制的装置,通过集成电路装置(IC)等实现。该受电控制装置50能够利用从次级线圈L2的感应电压生成的电源电压VD5进行动作。此外,受电控制装置50能够包括控制电路52(受电侧)、位置检测电路56、振荡电路58、频率检测电路60、充满电检测电路62。
受电侧控制电路52进行受电装置40、受电侧控制装置50的控制,例如,通过门阵列、微型计算机等实现。该受电侧控制电路52作以串联稳压器(LDO)49的输出端的定电压(VD5)作为电源进行动作。该电源电压(VD5)经由电源供给线LP1,供给至受电侧控制电路52。
具体地说,该受电侧控制电路52进行ID认证、位置检测、频率检测、充满电检测、为了认证用的通信的负载调制、为了能够进行异物插入检测的通信用的负载调制等必需的各种顺序控制、判断处理。
位置检测电路56监视与次级线圈L2的感应电压的波形相当的信号ADIN的波形,判断原线圈L1和次级线圈L2的位置关系是否适当。
具体而言,将信号ADIN由比较器进行二值变换,判断位置关系是否适当。
振荡电路58例如由CR振荡电路构成,生成次级侧的时钟。频率检测电路60检测信号CCMPI的频率(f1、f2),判断来自送电装置10的发送数据是“1”还是“0”。
充满电检测电路62(充电检测电路)是检测负载90的电池94是否为充满电状态(充电状态)的电路。具体而言,充满电检测电路62例如通过检测在充电状态的显示中使用的LEDR的导通·断开,检测充满电状态。即,在LEDR连续规定时间(例如5秒)熄灭的情况下,判断电池94为充满电状态(充电完成)。
此外,负载90内的充电控制装置92也能够基于LEDR的点亮状态检测充满电状态。
此外,负载90包括进行电池94的充电控制等的充电控制装置92。充电控制装置92能够基于发光装置(LEDR)的点亮状态检测充满电状态。该充电控制装置92(充电控制IC)能够通过集成电路装置实现。而且,本负载90并不限于二次电池。例如,规定的电路进行动作,该电路也可能成为本负载。
(次级侧设备的接近检测和两线圈的定位)
图4是用于说明次级侧设备的接近检测和两线圈的自动的定位的图。在图4中,图2所示的送电装置10的内部结构被表示得更具体。
在图4中,原线圈位置控制电路310设置在送电侧控制电路22内。波形检测电路28在此处为峰值保持电路。从波形检测电路28输出线圈端电压的峰值电压Vp。
此外,比较器250具有第一比较器CP1和第二比较器CP2,第一比较器CP1使线圈端的峰值电压Vp与第一阈值电压Vth1比较,根据其结果,生成第一相对位置信号PE1。同样,第二比较器CP2使线圈端的峰值电压Vp与第二阈值电压Vth2比较,根据其结果,生成第二相对位置信号PE2。
原线圈位置控制电路310基于相对位置信号(PE1、PE2),检测次级侧设备(次级线圈L2)的接近,并且,以该相对位置信号(PE1、PE2)作为指标,使原线圈L1的位置在XY平面上移动,实施线圈间的自动定位。
(检测线圈间的相对位置的原理)
以下使用图5~图11说明检测线圈间的相对位置的原理。
图5(A)~图5(F)是用于说明次级线圈的磁体接近原线圈时的电感的增加的图。如上所述,此处的“电感”是由于带磁体的次级线圈的接近而变动的电感(正确地说,是表观上的电感)。“表观上的电感”这一用语,在为了与原线圈单独的电感(不受次级线圈的接近的影响时的电感)相区别而使用的。在以下的说明中,标记为Lps的电感是表观上的电感。
如图5(A)所示,在次级线圈L2上添加有磁体(FS)。如图5(B)所示,该磁体(FS)例如是存在于作为平面线圈的次级线圈L2和电路基板3100之间的作为磁屏蔽件的磁体(此处并不限定,也可以是作为次级线圈L2的磁芯的磁体)。
图5(C)所示的原线圈L1单独的等价电路成为图5(D)所示的状态,其共振频率为图示的fp。即,共振频率由L1和C1决定。此处,如图5(E)所示,当次级线圈L2接近时,附加在次级线圈L1上的磁体(FS)与原线圈L1耦合,如图5(F)所示,原线圈(L1)的磁束通过磁体(FS),磁通密度增加。由此,原线圈的电感上升。此时的原线圈L1的共振频率成为图示的fsc。即,共振频率依赖于Lps(考虑次级线圈的接近带来的影响的原线圈的表观上的电感)和初级侧的电容器C1。即,原线圈的表观上的电感Lps能够如下述表示。Lps=L1+ΔL。在该式中,L1是原线圈单独的电感,ΔL是磁体FS接近原线圈而引起的电感的上升的量。Lps的具体的值能够通过对次级线圈接近时的原线圈的电感例如利用计测器进行实际测量而得到。
接着,考察由于两线圈的接近,原线圈的电感如何变化。
图6(A)~图6(D)是表示原线圈和次级线圈的相对位置关系的例子的图。图中,PA1表示原线圈L1的中心点,PA2表示次级线圈L2的中心点。
图6(A)中,两线圈的位置很远,因此不会相互影响,但如图6(B)所示次级线圈(L2)接近原线圈(L1)时,如图5所说明的原线圈的电感开始增加。在图6(C)中,除了自感以外,两线圈耦合而产生互感(一方的线圈的磁通与另一方的线圈的磁通相互抵消的作用),于是,如图6(D)所示,当两线圈的位置完全一致时,在次级线圈(L2)侧流过电流,因此由互感引起的磁通的抵消使漏磁减少,线圈的电感减少。即,通过进行定位,次级侧设备开始动作,随着该次级侧设备的动作开始,次级线圈(L2)中流过电流,由此,由于互感而产生磁通的抵消,漏磁减少,原线圈(L1)的电感减少。
图7是表示原线圈和次级线圈的相对距离与原线圈的电感的关系的图。在图7中,横轴为相对距离,纵轴为电感。此处,“相对距离”是指“使两个线圈的中心的横方向的偏差量标准化而得到的相对值”。而且,相对距离是表示两线圈在横方向上到底偏差多少的一个指标,代替相对距离,也可以使用绝对距离(例如,以毫米表示两线圈的中心偏差多少的绝对值)。在图7中,在相对距离为d1时,没有次级线圈的影响,原线圈L1的电感为原线圈单独的电感“a”。当次级线圈L2接近时(相对距离d2),由于磁体的影响磁通密度增加,因此电感上升至“b”。
当次级线圈L2进一步接近时(相对距离d3),电感上升至“c”。当次级线圈再次接近时(相对距离d4),电感上升至“d”。在成为该状态的线圈间产生耦合,之后,互感的影响成为支配性的因素。
即,在相对距离d5下,互感的影响成为支配性的因素,因此电感下降为“e”。当相对距离为0时(原线圈和次级线圈的各中心位于XY平面的中心位置的情况下),由于磁通的抵消,漏磁最小,电感收敛为一定值(图7的“中心电感”)。
此处,相对距离“d2”表示送电极限范围,此外,如果相对距离在“d3”和“d4”所规定的范围内时,能够进行期望的送电(即,由d3和d4规定的范围为位置允许范围LQ)。在该情况下,如果使用电感阈值(INth1),则能够检测次级线圈(L2)接近相对距离d2的情况。同样的,如果使用电感阈值(INth2),则能够检测次级线圈(L2)是否位于由相对距离d2和d4规定的相对距离内。即,通过调查由电感的增大引起的原线圈的电感的上升的程度,能够判定原线圈和次级线圈的相对距离是否位于位置允许范围(LQ)内(此时,能够在更小的范围内判定相对距离,但作为送电的定位的指标,该水平的判定已足够进行实际使用)。
例如,如果使用第一电感阈值(INth1)检测出由次级线圈(L2)的接近引起的电感值的上升,这表示次级线圈L2接近能够送电范围附近。
接着,使原线圈依据规定的扫描方法移动(扫描)。这样,如果使原线圈(L1)和次级线圈(L2)的相对距离进一步缩小,则电感进一步上升,最终到达图7的c点。当利用第二电感阈值(INth2)检测出该情况时,停止原线圈的移动(扫描)。虽然也还依赖于使用的XY平台的制动的精度,但由此,原线圈(L1)和次级线圈(L2)的相对距离能够收敛至大致d3~d5的范围(位置允许范围LQ)。
实际上,使用与上述电感阈值(INth1、INth2)相对应的电压阈值(Vth1、Vth2)判定两线圈的相对位置关系。以下进行具体说明。
图8是表示由于电感的增大,包括原线圈的共振电路的共振频率的变化的图。如果由于附属于次级线圈L2的磁体(FS)的接近,原线圈的电感增大,则如图8所示,包括原线圈的共振电路的共振特性从Q1变化为Q2。此处,如果设原线圈的驱动频率为fd,则以伴随原线圈L1的电感值的增大的共振特性的移位为原因,线圈端电压(或电流)下降ΔA。通过关注该ΔA的变化,能够基于线圈端电压(或电流)判定两线圈的相对位置。
图9(A)~图9(C)是表示原线圈和次级线圈的相对位置的变化例的图。图10是用于说明自动调整原线圈和次级线圈的位置关系的方法的图。
送电控制装置20(参照图2),如图10的期间T1、期间T2所示,以规定周期间歇地驱动原线圈L1,频率为fd。然后,如图9所示观测线圈端电压Vf(或线圈电流)。如图9(A)所示没有次级线圈L2时,如图10的期间T1、T2所示,线圈端电压(交流)的振幅Vf不会低于Vth1。
在图10的时刻t4的驱动中,线圈端电压Vf低于第一电压阈值Vth1。由此,能够检测送电控制装置20接近次级线圈L2。在该情况下,送电控制装置20必须继续一边进行原线圈(L1)的扫描一边连续监视线圈端电压Vf的变化,进行两线圈的相对位置的搜索。由此,送电控制装置20在时刻t4以后,从间歇送电切换为连续送电。该连续送电在原线圈L1的移动(扫描)期间T3中继续。
由于原线圈L1的移动,其与次级线圈的距离缩小,在位于位置允许范围LQ(参照图7)内时,线圈端电压Vf低于第二电压阈值Vth2。由此,在停止原线圈L1的移动(扫描)的同时,原线圈L1的连续驱动也被停止。这样,能够自动地进行次级线圈L2(磁体FS)的接近检测以及原线圈L1的位置调整。
更具体地说,进行图11(A)、图11(B)所示的动作。图11(A)、图11(B)是表示用于自动调整原线圈和次级线圈的位置关系的具体的电路动作的图。如图11(A)所示,线圈端电压Vf被波形监视电路14内的电阻RA1、RA2分压,利用峰值保持电路28检测峰值电压Vp,该峰值电压Vp,利用比较器250内的第一和第二比较器CP1、CP2,与第一和第二电压阈值(Vth1、Vth2)进行比较。
原线圈位置控制电路310,在第一比较器CP1的输出信号(相对位置信号)PE1从高电平变为低电平时(图11(B)的时刻t10),指示致动器控制电路37开始原线圈(L1)的移动,并且如上所述,从间歇驱动切换为连续驱动。
之后,在第二比较器CP2的输出信号(相对位置信号)PE2从高电平变为低电平时(图11(B)的时刻t11),指示致动器控制电路37停止原线圈(L1)的移动,并且停止原线圈的驱动。
图12(A)、图12(B)是用于说明原线圈的移动(扫描)的图。如图12(A)所示,送电装置(送电模块)10具有原线圈L1。在使原线圈L1的位置移动时,使用致动器,使基底的XY平台702向X方向或Y方向移动。而且,在图12(A)中,PA1表示原线圈L1的中心。
如图12(B)所示,用于进行原线圈L1的位置调整的扫描,例如以螺旋状的方案进行。根据螺旋状扫描,能够高精度地使原线圈位置在广阔范围内移动(但是,并不限定于此)。
图13表示以上所说明的原线圈的自动位置调整的顺序。图13是表示原线圈的自动位置调整的顺序的流程图。
如图所示,为了检测次级线圈的接近,进行原线圈的间歇的驱动(频率fd)(步骤S1),如果通过使用Vth1的判定,检测出次级线圈的接近(步骤S2),则切换为连续驱动,并开始螺旋状扫描(步骤S3)。
接着,如果通过利用Vth2的判定,判定两线圈的相对位置在允许范围内(步骤S4),则停止连续驱动并停止螺旋状扫描(步骤S5)。
(第二实施方式)
图14是表示包括送电装置、受电装置的无触点电力传送系统中,各部的具体的结构的另一个例子的电路图。
图14的无触点电力系统的基本的结构与图2同样,但在图14中,送电控制装置20具有作为位置检测电路起作用的高谐波检波电路25,在该点上与图2不同。
图14的送电装置10包括送电控制装置20、送电部12、波形监视电路14、和作为通知单元的显示部16。此外,送电控制装置20具有送电侧控制电路22、驱动时钟生成电路23、振荡电路24、高谐波检波电路25(具有滤波器电路27、进行和高谐波fs的混频的混频器29、和检波电路31)、驱动器控制电路26、波形检测电路(峰值保持电路或脉冲宽度检测电路)28、比较器(CP1、CP2)、和致动器控制电路37。
送电控制装置20是进行送电装置10的各种控制的装置,能够通过集成电路装置(IC)等实现。该送电控制装置20包括送电侧控制电路22、驱动时钟生成电路23、振荡电路24、高谐波检波电路25、驱动器控制电路26、波形检测电路(峰值保持或脉冲宽度检测电路)28、比较器CP1、CP2、和致动器控制电路37。
送电侧控制电路22进行送电装置10、送电控制装置20的控制,例如,能够通过门阵列、微型计算机等实现。具体而言,送电侧控制电路22进行电力传送、负载检测、频率调制、异物检测、或装卸检测等必需的各种顺序控制、判定处理。
振荡电路24例如由水晶振荡电路构成,生成初级侧的时钟。驱动时钟生成电路23基于由振荡电路24生成的时钟、来自送电侧控制电路22的频率设定信号,生成期望的频率的驱动控制信号。
驱动器控制电路26例如进行调整,使得包括在送电部12中的两个送电驱动器(未图示)不会同时导通,并且向送电部12的送电驱动器(未图示)输出驱动控制信号,控制该送电驱动器的动作。
与第一实施方式同样,波形检测电路28监视与原线圈L1的一端的感应电压相当的信号的波形,进行负载检测、异物检测等。例如,当受电装置40的负载调制部46相对送电装置10进行用于发送信号的负载调制时,原线圈L1的感应电压的信号波形与此相应地改变。该点已使用图3进行了说明。
(次级侧设备的接近检测和两线圈的定位)
图15是表示用于进行次级侧设备的接近检测和两线圈的自动的定位的送电装置的结构的一个例子的图。在图15中,图14所示的送电装置10的内部结构被表示得更具体。
在图15中,波形检测电路28是峰值保持电路。从波形检测电路28输出线圈端电压的峰值电压SR。该峰值电压SR能够被利用于次级线圈L2的接近检测中。该峰值电压SR通过比较器CP1与第一阈值(接近检测用阈值)V1相比较。比较器CP1的输出信号PE1被供给至送电侧控制电路22。
此外,高谐波检波电路25具有对来自波形监视电路14的电压信号进行滤波的滤波器电路27、对原线圈L1的奇数次高谐波(此处设为5次高谐波)fs进行混频的混频器29、和检测电路31。
此处,如果设由原线圈L1和电容器C1构成的初级侧的串联共振电路的共振频率为(fp),通常,重视动作的稳定性,原线圈的驱动频率设定为离开该共振频率(fp)的频率(fd)。原线圈的驱动频率的高谐波(fs),在上下对称的驱动信号的情况下,仅为奇数次高谐波,如上所述,例如能够使用5次高谐波(fs=5fd)。
高谐波检波电路25的检波输出通过比较器CP2与第二阈值(高谐波共振峰值检测用阈值)V2相比较。比较器CP2的输出信号PE2被供给至送电侧控制电路22。
此外,送电侧控制电路22能够基于比较器CP1的输出信号(PE1)检测次级侧设备(次级线圈L2)的接近。此外,送电侧控制电路22以比较器CP2的输出信号(PE2)为指标,向致动器控制电路37送出原线圈(初级侧设备)的扫描命令。致动器控制电路37根据来自送电侧控制电路22的扫描命令驱动致动器。另外,也能够将比较器CP2的输出信号(PE2)输入致动器控制电路37,由致动器自身的判断驱动致动器。
此外,如图15的右上角所示,在次级线圈(L2)上设置有高谐波共振用的电容器C2,此外,还设置有磁体FS。该磁体FS例如是使磁束和电路分离的屏蔽板,或者也可以是次级线圈的磁芯。由于具有磁体FS,所以能够检测次级线圈接近初级侧的情况(详细内容在后面叙述)。
(次级线圈的接近检测的原理)
以下使用图16~图18说明次级线圈的接近检测的原理。图16(A)~图16(F)是用于说明次级线圈的磁体接近原线圈时的电感的增加的图。如上所述,此处的“电感”是由于带磁体的次级线圈的接近而变动的电感(正确地说,是表观上的电感)。“表观上的电感”这一用语,在为了与原线圈单独的电感(不受次级线圈的接近的影响时的电感)相区别而使用的。在以下的说明中,标记为Lps的电感是表观上的电感。
如图16(A)所示,在次级线圈L2上附加有磁体(FS)。如图16(B)所示,该磁体(FS)例如是存在于作为平面线圈的次级线圈L2和电路基板3100之间的作为磁屏蔽件的磁体(此处并不限定,也可以是作为次级线圈L2的磁芯的磁体)。
图16(C)所示的原线圈L1单独的等价电路成为图16(D)所示的状态,其共振频率为图示的fp。即,共振频率由L1和C1决定。此处,如图16(E)所示,当次级线圈L2接近时,附加在次级线圈L1上的磁体(FS)与原线圈L1耦合,如图16(F)所示,原线圈(L1)的磁束通过磁体(FS),磁通密度增加。由此,原线圈的电感上升。此时的原线圈L1的共振频率成为图示的fsc。
即,共振频率依赖于Lps(考虑次级线圈的接近带来的影响的原线圈的表观上的电感)和初级侧的电容器C1。即,原线圈的表观上的电感Lps能够如下述表示。Lps=L1+ΔL。在该式中,L1是原线圈单独的电感,ΔL是磁体FS接近原线圈而引起的电感的上升的量。Lps的具体的值能够通过对次级线圈接近时的原线圈的电感例如利用计测器进行实际测量而得到。
接着,考察由于两线圈的接近,原线圈的电感如何变化。
图17(A)中,两线圈的位置很远,因此不会相互影响,但如图17(B)所示次级线圈(L2)接近原线圈(L1)时,如图5所说明的原线圈的电感开始增加。在图17(C)中,除了自感以外,两线圈耦合而产生互感(一方的线圈的磁通与另一方的线圈的磁通相互抵消的作用),于是,如图17(D)所示,当两线圈的位置完全一致时,在次级线圈(L2)侧流过电流,因此由互感引起的磁通的抵消使漏磁减少,线圈的电感减少。即,通过进行定位,次级侧设备开始动作,随着该次级侧设备的动作开始,次级线圈(L2)中流过电流,由此,由于互感而产生磁通的抵消,漏磁减少,原线圈(L1)的电感减少。
图18是表示原线圈和次级线圈的相对距离与原线圈的电感的关系的图。在图18中,横轴为相对距离,纵轴为电感。此处,“相对距离”是指“使两个线圈的中心的横方向的偏差量标准化而得到的相对值”。
而且,相对距离是表示两线圈在横方向上到底偏差多少的一个指标,代替相对距离,也可以使用绝对距离(例如,以毫米表示两线圈的中心偏差多少的绝对值)。
在图18中,在相对距离为d1时,没有次级线圈的影响,原线圈L1的电感为原线圈单独的电感“a”。当次级线圈L2接近时(相对距离d2),由于磁体的影响磁通密度增加,因此电感上升至“b”。
当次级线圈L2进一步接近时(相对距离d3),电感上升至“c”。当次级线圈再次接近时(相对距离d4),电感上升至“d”。在成为该状态的线圈间产生耦合,之后,互感的影响成为支配性的因素。
即,在相对距离d5下,互感的影响成为支配性的因素,因此电感下降为“e”。当相对距离为0时(原线圈和次级线圈的各中心位于XY平面的中心位置的情况下),由于磁通的抵消,漏磁最小,电感收敛为一定值(图7的“中心电感”)。
此处,相对距离“d2”表示送电极限范围,在该情况下,如果使用电感阈值(INth1),则能够检测次级线圈(L2)接近相对距离d2的情况。即,通过使用第一电感阈值(INth1)检测出由次级线圈(L2)的接近引起的电感值的上升,则表示次级线圈L2接近能够送电范围附近。而且,实际上,使用与上述电感阈值(INth1)相对应的电压阈值(第一阈值V1)判定次级线圈的接近。
在本实施方式中,为了这样自动检测次级线圈(L2)的接近,能够间歇(例如周期性)地驱动原线圈(L1)。由此,能够自动检测次级线圈(次级侧设备)的接近。但是,并不限定于该检测方法,也能够采用使用机械的检测开关检测次级侧设备的放置的方法。
当检测出次级线圈(L2)的接近时,接着,实施利用高谐波共振的次级线圈位置的检测动作。以下进行具体说明。
(利用高谐波共振的原线圈和次级线圈的相对的位置关系的检测原理)
图19是用于说明原线圈和次级线圈电磁耦合的变压器中的泄漏电感的概念的图。在图19的上侧,表示接近配置的线圈间的磁束的状态,下侧表示变压器的等价电路。
在图19中,原线圈(L1)、次级线圈(L2)均是半径为R的圆形线圈。当从原线圈(L1)产生的磁通ΦA与次级线圈(L2)互连相交时,由于互感,在次级线圈(L2)上流通电流,使得其与原线圈(L1)的磁通抵消,表观上的磁通为0。即,理想地说,变压器的互感M为0。
但是实际上,在原线圈(L1)中存在漏磁通ΦB,在次级线圈(L2)中存在漏磁通ΦC。由于初级侧的漏磁通ΦB产生初级侧漏电感LQ,由于次级侧的漏磁通ΦC产生次级侧漏电感LT。而且,在理论上存在理想的变压器,但是与漏电感的模型无关,并且能够忽略。
图20(A)~图20(E)是用于说明高谐波共振电路的结构和动作的图。如图20(A)所示,在次级线圈(L2)上连接有高谐波共振用的电容器C2。此时的变压器的等价电路如图20(B)所示。因为是在送电前,所以次级侧的负载(RL)为未连接的状态。此外,如上所述,因为互感实质上为0所以能够忽略。此外,因为初级侧的漏电感(LQ)和次级侧的漏电感(LT)是串联连接的,所以成为将两者合成的电感(LQ+LT)。由此,变压器的等价电路能够变形为图20(C)所示。
如图20(C)所示,构成SY1和SY2这两个共振电路,但是此处忽略SY1,仅关注SY2。此外,原线圈(L1)的驱动信号(VD)的驱动频率(fd)的奇数次高谐波如图20(D)所示。此处,着眼于5次高谐波(5fd)(但是并不限定于此,也能够使用3次高谐波、7次高谐波等。)
在本实施方式中,如图20(E)的下侧的式子所示,设定电容器C2的电容值,使得共振电路SY2的共振频率fs与原线圈(L1)的驱动频率的5次高谐波(5fd)一致。由此,共振电路SY2成为以原线圈的驱动频率的5次高谐波共振的高谐波共振电路。由此,图20(C)的共振特性成为图20(E)所示,在频率轴上的5fd的位置得到高谐波共振的峰值。
如先前所说明的,漏电感是由互连相交的漏磁通产生的电感,该漏磁通的量根据原线圈(L1)和次级线圈(L2)的相对的位置关系的不同而不同。
从而,例如,在图20说明的高谐波共振电路SY2中,如果以两线圈位置一致时的漏电感为前提设定电容器C2的电容,则该高谐波共振电路SY2成为在原线圈和次级线圈的位置一致时产生高谐波共振的高谐波共振电路,如果以两线圈位置离开规定距离R时的漏电感为前提设定电容器C2的电容,则该高谐波共振电路SY2成为在原线圈(L1)和次级线圈(L2)离开规定距离R时产生高谐波共振的高谐波共振电路。
图21(A)、图21(B)是用于说明在两线圈离开规定距离R时产生共振的高谐波共振电路的图。如图21(A)所示,如果以两线圈(L1、L2)的中心位置离开距离R时的漏电感(ΦB和ΦC)为前提设定电容器C2的电容,则该高谐波共振电路SY2成为在原线圈(L1)和次级线圈(L2)成为离开规定距离R的位置关系时产生高谐波共振的高谐波共振电路。
即,如图21(B)所示,在离开规定距离R时的漏电感为LQ(R)、LT(R)时,如果设定电容器C2的电容值使得满足图21(B)的下侧所示的式子,则高谐波共振电路SY2在原线圈(L1)和次级线圈(L2)成为离开规定距离R的位置关系时产生高谐波共振。
图22(A)~图22(D)是用于说明相对次级线圈使原线圈扫描(Scan)时得到高谐波共振峰值的位置的图。如图22(A)所示,设原线圈(L1)的中心为PA1,设次级线圈(L2)的中心为PA2。
如图22(A)所示,设想使原线圈(L1)从左侧向次级线圈(L2)直线状地进行扫描的情况。在该情况下,如图22(B)所示,原线圈(L1)接近次级线圈(L2),在两线圈的距离为R时得到高谐波共振峰值,同样的,如图22(C)所示,在原线圈(L1)离开次级线圈(L2)时也产生高谐波共振峰值。
此处,设想与静止状态的次级线圈(L2)相交的某个轴,设想在该轴上使原线圈(L1)进行扫描的情况,如图22(D)所示,在与次级线圈(L2)的中心点PA2的距离为R的圆周上的位置得到共振峰值。即,如果设得到高谐波共振峰值的位置为W,则W与次级线圈(L2)的最外侧的圆一致。
图23是表示原线圈接近次级线圈时的原线圈的电感的变化例和从高谐波检波电路得到的高谐波电压的变化例的图。图23的上侧所示的图与图18相同。如图23的下侧所示,高谐波检波电路25的高谐波共振峰值在两线圈的相对位置离开距离R(=相对距离d5)时得到。由此,能够与高谐波峰值检测用的阈值电压(V2)进行比较,从而检测该高谐波峰值。
首先,如先前利用图18所说明的,在两线圈的中心间的距离为L(=相对距离d2)时,原线圈的电感上升引起线圈端电压(线圈电流)减小,从而能够检测次级线圈的接近。由图23可知,R(产生高谐波共振峰值的距离)<L(接近检测距离)。即,利用接近检测,能够检测出次级线圈进入距离L的范围的情况,通过高谐波检波检测两线圈成为距离为R的位置关系的情况。
而且,如上所述,不排除R(产生高谐波共振峰值的距离)=0的情况。即,如果在R=0时(即两线圈的位置一致时)产生高谐波共振,则能够以该高谐波峰值为指标,使初级侧设备反复试验性地移动并进行两线圈的定位,或者手动地使次级侧设备移动,从而能够定位两线圈。此外,利用该高谐波峰值的有无,能够检测次级侧设备的放置、取下(离开),是有用的。关于这点在以后叙述。
(利用正交两轴搜索的次级线圈位置检测)
使用图24~图27说明利用正交两轴搜索的次级线圈位置的检测。图24~图27是用于说明利用正交两轴搜索的次级线圈位置检测方法和定位方法的图。
在图24中,次级线圈(L2)被放置在原线圈移动范围Z内。如图1所示,如果将次级侧设备510的放置范围限定为颜色改变的Z1区域等,则次级线圈(L2)必然被放置在原线圈移动范围内。
如上所述,如果间歇地驱动原线圈,则能够检测次级线圈(L2)的接近,接着,图2的送电侧控制电路22指示致动器控制电路37,实施用于检测次级线圈位置的正交两轴搜索。以下进行具体说明。
而且,利用图示的XY轴设定XY平面,该XY平面中的坐标位置利用图2的运算电路35求得。此外,如上所述,原线圈(L1)和次级线圈(L2)均为半径为R的圆形的平面线圈,在两线圈的中心(PA1和PA2)间的距离为r时得到高谐波峰值。
首先,如图24所示,致动器控制电路37驱动致动器720、730,使原线圈(L1)沿着与次级线圈交叉的第一轴(J1)移动,实施用于检测次级线圈位置的第一扫描(步骤(S1))。
此时,在PQ1、PQ2这两点产生高谐波共振峰值(步骤(S2)、步骤(S3))。运算电路35求取连接PQ1和PQ2这两点的线段的中点的坐标PQ3(步骤(S4))。
接着,如图25所示,致动器控制电路37驱动致动器720、730,使原线圈(L1)沿着与第一轴(J1)正交并且通过在第一扫描中求得的中点PQ3的第二轴(J2)移动,实施用于检测次级线圈位置的第二扫描(步骤(S5))。此时,在PQ4、PQ5这两点产生高谐波共振峰值(步骤(S6)、步骤(S7))。运算电路35求取连接PQ4和PQ5这两点的线段的中心的坐标PQ6(步骤(S8))。
求取的坐标PQ6表示次级线圈(L2)的中心PA2的位置。即,由此,能够求取次级线圈(L2)的中心位置。
接着,如图26所示,使原线圈(L1)沿J3方向移动,使得原线圈(L1)的中心PA1与次级线圈(L2)的中心PA2重合(步骤(S9))。这样,能够自动进行线圈间的极高精度的定位。
集中以上顺序显示于图27中。图27是表示利用正交两轴搜索的次级线圈位置检测方法以及原线圈的定位方法的顺序的流程图。而且,在图27的流程中也包括次级线圈的接近检测动作。但是,接近检测并非必需,也能够省略。
首先,进行原线圈的间歇驱动,利用原线圈的电感的上升检测次级侧设备(次级线圈)的接近(步骤ST1)。当检测出次级侧设备被放置在规定区域中(次级线圈的接近)时,接着,实施沿着第一扫描线轴的第一扫描(步骤ST2)。
在第一扫描中,得到两点的高谐波检测信号峰值(高谐波共振峰值)(步骤ST3),接着,通过运算求取连接两点间的线段的中心的坐标(步骤ST4)。
接着,实施沿着通过求得的中心坐标并与第一扫描线轴正交的第二扫描线轴的第二扫描(步骤ST5)。通过该第二扫描得到两点的高谐波检测信号峰值(高谐波共振峰值)(步骤ST6)。
求取连接由第二扫描求得的两点的线段的中心的坐标(步骤ST7)。求得的中点的坐标是次级线圈(L2)的中心位置的坐标。
使原线圈(L1)的中心向求得的次级线圈的中心位置移动(步骤ST8)。由此,完成原线圈(L1)和次级线圈(L2)的定位。
(XY平台的结构例和动作)
接着,说明XY平台的结构例和动作。图28是表示XY平台的基板结构的立体图。
如图28所示,XY平台702具有一对导轨100、X轴滑动件200、Y轴滑动件300。它们所使用的材料例如为铝、铁、花岗石(granite)、陶瓷等。
一对导轨100具有相互相对的引导槽110,沿着X轴方向延伸平行地设置。一对导轨100被固定在未图示的平板上。
在一对导轨100间卡合有X轴滑动件200。X轴滑动件200为矩形平板状,其两端部分别嵌入相对的引导槽110并卡合,允许沿着引导槽110的X轴方向的移动,但限制Y轴方向的移动。因此,X轴滑动件200能够沿着一对导轨100在X轴方向往复运动。
而且,也可以在X轴滑动件200侧设置在导轨100上设置的引导槽110,在导轨100侧设置在X轴滑动件200上设置的嵌入引导槽的凸条。导轨100和X轴滑动件200的卡合部在三个面上被支撑即可,引导槽的形状没有影响。
以包围X轴滑动件200的方式安装Y轴滑动件300。Y轴滑动件300与矩形平板状的X轴滑动件200的截面形状一致,截面为大致コ字型。该为大致コ字型的Y轴滑动件300的开口部向内侧折返。而且,Y轴滑动件300也可以在上部开口,进而可以是完全没有开口的截面为大致口字型的结构。
由此卡合于引导槽110中的X轴滑动件200的宽度方向的两端部,通过Y轴滑动件300支撑上表面、侧面、下表面这三个面。于是,Y轴滑动件300通过安装在X轴滑动件200上,能够限制相对X轴滑动件200的X轴方向的移动,如果X轴滑动件200沿X轴方向移动则随之在X轴方向移动。此外,允许相对X轴滑动件200的Y轴方向的移动,能够相对X轴滑动件200沿Y轴方向移动。X轴滑动件200并不仅是滑动件,而且兼用作使Y轴滑动件300相对X轴滑动件200沿Y轴方向移动的引导件。此外,Y轴滑动件300的上部成为放置进行XY轴运动的对象的顶板(可动主面)。
如图所示,作为顶板的Y轴滑动件300的主面上,搭载有具有原线圈(圆形的绕组线圈)L1、IC化的送电控制装置20的送电装置10。
此外,在图28的XY平台702中,作为驱动源,使用高精度的线性电动机。也可以使滚珠丝杠结构代替线性电动机。
使X轴滑动件200移动的X轴线性电动机600设置在一对导轨100间。固定在杆状的定子610上的X轴线性电动机600的动子620固定在X轴滑动件200的下部,由此能够使X轴滑动件200自由往复运动。
此外,Y轴滑动件300被Y轴线性电动机700往复驱动。在X轴滑动件200上设置有凹部210,在该凹部210中收纳有Y轴线性电动机700。由此,能够抑制平台的高度。
X轴线性电动机600和Y轴线性电动机700分别相当于图2所示的X方向致动器720和Y方向致动器730。
在这样的XY平台702上,搭载有包括原线圈(圆形的绕组线圈)L1和IC化的送电控制装置20的送电装置10,由此构成送电侧装置(无触点电力传送系统的送电机构)704。
于是,如图1(B)所示,送电侧装置704埋入具有平坦的平面的结构物(例如桌子等)的内部。由此,能够实现与次世代的无触点电力传送系统相对应的送电侧装置704,其能够自动地使原线圈在XY平面中的位置移动,使其与放置在大致的位置上的次级侧设备(便携式终端等)的次级线圈位置相对应。
如上所述,本发明的送电控制装置20间歇地驱动原线圈,总是监视是否由于原线圈电感的上升产生线圈端电压(电流)的减少。而且,如果检测出次级侧设备的接近(次级侧设备放置在规定区域Z1内),则利用原线圈位置控制电路310进行原线圈位置的自动调整。从而,能够自动进行次级侧设备的接近检测和原线圈的位置调整,不会耗费用户的时间。
(第三实施方式)
本实施方式中,预先使得在两线圈位置一致时产生高谐波共振,并以高谐波检波输出作为指标,反复试验地扫描原线圈。
图29(A)、图29(B)是用于说明两线圈的位置一致时产生共振的高谐波共振电路的图。
如图29(A)所示,如果以两线圈(L1、L2)的中心位置一致时的漏电感(ΦB和ΦC)为前提设定电容器C2的电容,则该高谐波共振电路SY2成为在原线圈(L1)和次级线圈(L2)位置一致(相吻合)时产生高谐波共振的高谐波共振电路。
即,如图29(B)所示,在两线圈的位置一致时的漏电感为LQ(0)、LT(0)的情况下,如果设定电容器C2的电容值,使得满足图29(B)的下侧所示的式子,则高谐波共振电路SY2在原线圈(L1)和次级线圈(L2)成为一致的位置关系时产生高谐波共振。
(以高谐波检波输出为指标的原线圈的扫描)
图30(A)、图30(B)是用于说明以高谐波共振电路的检波输出为指标,使原线圈反复试验性地进行扫描而进行原线圈的定位的方法的图。其中,“使原线圈反复试验性地移动的方式”也包括使原线圈例如基于规定的移动顺序(例如基于螺旋状扫描顺序)移动的情况,此外,也包括完全随机移动的情况。此处,设想使原线圈螺旋状扫描的情况(但是并不限定于此,也能够采用Z字型扫描等各种扫描方案)。
如图30(A)所示,在XY平台702上放置包括原线圈(L1)的送电装置10。另外,图中的PA1表示原线圈的中心。
包括在送电控制装置20中的送电侧控制电路22,如果通过上述接近检测而检测出次级侧设备的放置,则指示致动器控制电路37使XY平台702移动,如图30(B)所示,使原线圈螺旋状地扫描。即,以原线圈L1的中心PA1描绘出螺旋的方式使原线圈一点点地移动。与该原线圈的移动共同进行、通过比较器CP2判定高谐波检波电路25的输出电平是否超过阈值电压V2。送电控制电路22在超过阈值电压V2的情况下,结束原线圈(L1)的扫描。
即,例如,如果在次级侧形成的高谐波共振电路(图20的SY2)在两线圈的位置一致时产生共振,则原线圈(L1)和次级线圈(L2)的位置应当已一致。即,已相对次级线圈(L2)进行了原线圈(L2)的定位。
这样,通过以高谐波检波输出为指标使原线圈(L1)扫描,能够自动地进行原线圈(L2)的定位。将以上顺序集中于图31。
图31是表示以高谐波检波输出为指标的原线圈的扫描的顺序的图。如上所述,送电侧控制电路22为了自动地检测次级侧设备的放置(次级线圈的接近),以驱动频率fd间歇地(例如周期性地)驱动原线圈(步骤S1)、通过关注由电感的上升引起的线圈端电压(线圈电流)的减少,检测次级线圈的接近(步骤S2)。
送电侧控制电路22当由上述接近检测检测出次级侧设备的放置时,指示致动器控制电路37使XY平台702移动,原线圈例如螺旋状地进行扫描(步骤S3)、判定伴随该扫描高谐波检波输出的电平是否超过规定的阈值(即,是否成为期望的位置关系)(步骤S4)。并且,送电控制电路22在两线圈成为期望的位置关系时停止原线圈的扫描(螺旋状扫描)。
(第四实施方式)
在本实施方式中,在初级侧没有设计使用致动器的原线圈的扫描机构。两线圈间的定位由用户手动移动次级侧设备而进行。以下进行具体说明。
图32是表示送电装置的另一结构(次级侧设备的接近检测和两线圈的相对位置关系的信息的通知的结构)的图。图32的主要结构与图15相同,但图32中,与图15不同的是,没有设置致动器控制电路37,而设置显示控制部39以代替它。
即,图32的送电装置10(送电控制装置20)仅具有将利用高谐波检波电路25的高谐波检波输出的两线圈的相对位置关系的检测结果(相对位置关系信息)通过显示部16向用户通知的功能。另外,向用户通知的方法也可以是由声音等通知。
图33(A)、图33(B)是表示使用具有图32的结构的送电装置的无触点电力传送系统的利用方式的一个例子的图。图33(A)是系统桌的立体图,图33(B)是沿图33(A)的系统桌的P-P’线的截面图。
如图33(B)所示,送电装置10内置在具有放置面的结构物(此处是系统桌)620中。
即,送电装置10设置于在系统桌620的内部设置的凹部中。在系统桌620的上部设置有平板(放置部件:例如数毫米厚的丙烯酸板)600,该平板600被支撑部件610支撑。
此外,在平板600上设置有显示部(LED)16,利用高谐波检波输出的两线圈的相对位置关系的检测结果(相对位置关系信息)通过显示部(LED)16向用户通知。例如,在原线圈(L1)和次级线圈(L2)的位置相吻合(一致)时,显示部(LED)16点亮为红色,在不致时熄灭。
此外,在平板600的一部分上,设置有用于放置便携式终端(包括便携式电话终端、PDA终端、能够搬运的电脑终端)的便携式终端放置区域Z1。如图18(A)所示,设置在平板600上的便携式终端放置区域Z1与其他部分的颜色不同,用户能够一眼就看出其为放置便携式终端的区域。而且,也可以不是改变便携式终端放置区域Z1的整体的颜色,而改变该区域Z1和其他区域的分界部分的颜色。
在便携式终端(次级侧设备)510中内置有接受来自送电装置10的电力传送的受电装置40(包括次级线圈)。
内置在系统机620中的送电装置10,在便携式终端510放置在便携式终端放置区域Z1上的大致位置上时,自动地检测出该情况。由此,送电装置10成为能够实施基于高谐波检波输出的两线圈的相对位置关系的检测以及检测结果的显示的状态。
用户手动移动便携式终端510,并确认显示部(LED)16是否点亮。用户在显示部(LED)16点亮时停止便携式终端510的移动。由此完成相对原线圈(L1)的次级线圈(L2)的定位。
这样,预先使得在得到超过规定电平的高谐波检波输出时显示部(LED)16点亮为规定颜色,并反复试验性地手动移动作为次级侧设备的便携式终端510,通过寻找显示部(LED)16点亮的位置,能够使次级线圈(L2)相对原线圈(L1)定位。
之后,如果送电装置10开始用于送电的规定的动作,开始送电,例如,显示部(LED)16点亮为黄色,向用户通知正在送电中(充电中)。
考虑利用显示部(LED)16向用户通知的方式有各种变形。例如,根据作为两线圈的相对的位置关系的检测信号的高谐波检波输出的电平,能够进行多阶段的通知。例如,预选使得在得到超过第一电平的高谐波检波输出时显示部(LED)16点亮为红色,在得到超过第一电平的第二电平的高谐波检波输出时点亮为绿色,用户反复试验性地手动移动作为次级侧设备的便携式终端510,如果确认显示部(LED)16的点亮的有无以及点亮的颜色,则能够更高效地使次级线圈(L2)相对原线圈(L1)进行定位。
即,如果点亮为红色,则可知次级线圈(L2)一定程度上接近原线圈(L1),用户能够在此之后缩小探索(移动)范围,更慎重地移动次级侧设备(便携式终端)510。在该例中,利用颜色的表示,能够自然地将次级侧设备(便携式终端)510引导至定位位置。由此,能够容易地使次级线圈(L2)相对原线圈(L1)进行定位。
而且,利用显示部(LED)16的状态(点亮、熄灭、点亮颜色等),能够通知次级侧设备(便携式终端)510的放置、离开(取下)。
(第五实施方式)
在本实施方式中,说明相对多个次级侧设备能够同时进行送电的结构物。
图34是表示相对多个次级侧设备能够同时进行送电的结构物的主要部分的图。基本结构与图1(A)、图1(B)所示的结构相同。
结构物(此处为系统桌)的平板600的一部分上,设置有用于放置多个便携式终端(包括便携式电话终端、PDA终端、能够搬运的电脑终端)的便携式终端放置区域(Z1a、Z1b)。在平板600上能够设置更多的便携式终端放置区域。放置区域(Z1a、Z1b)与其他部分颜色不同,用户能够一眼就看出其为放置便携式终端的区域。而且,也可以不是改变便携式终端放置区域(Z1a、Z1b)的整体的颜色,而改变该区域Z1和其他区域的分界部分的颜色。
在各个便携式终端放置区域(Z1a、Z1b)中,在放置面(SA)的下方设置有受电装置(10a、10b)和XY平台(702a、702b)。通过上述第一实施方式~第三实施方式中说明的动作,在本实施方式中,也能够自发且自动地相对次级线圈(L2)进行原线圈(L1)的定位。
在本实施方式中,例如能够对多个次级侧设备的二次电池同时进行充电。这样的结构物例如能够作为能够对多台便携式终端同时进行充电的充电台,设置在便携式电话公司的出售店的店内,供顾客自由使用。
而且,也能够如第四实施方式所示,采用不设置XY平台而使次级侧设备反复试验性地移动的实施方式。在该情况下,需要另外设置表示高谐波检波信号的状态的通知部。
(第六实施方式)
在本实施方式中将受电装置埋设在墙壁中。图35是表示在墙壁中埋设有受电装置的结构的截面图。
在上述实施方式中,以系统桌为例进行了说明,但本发明的结构物中也包括墙壁(或者与墙壁密接使用的墙壁时钟型的结构物)。即,不仅包括便携式终端等次级侧设备在横方向上放置的情况,也包括在纵方向上放置的情况。
如图35所示,包括送电装置10和XY平台702的送电侧装置704埋设在垂直的墙壁的内部。在实施方式中,壁面923成为放置面(SA),在该壁面923的下方(此外是朝向结构体的内部的方向上的下方)设置有送电侧装置704,这一点与先前说明的实施方式相同。
内置受电装置40的便携式终端510(也包括不是将受电装置40内置在便携式终端,而将包括受电装置40的折叠器安装于便携式终端510的情况),通过吊带927系在限位工具925上。
通过上述第一实施方式~第三实施方式中说明的动作,在本实施方式中,也能够自发且自动地相对次级线圈(L2)进行原线圈(L1)的定位。
而且,也能够如第四实施方式所示,采用不设置XY平台而使次级侧设备反复试验性地移动的实施方式。在该情况下,需要另外设置表示高谐波检波信号的状态的通知部。
与无触点电力传送对应的壁状结构物,例如能够用作公寓、独幢住宅中的墙壁(送电装置等埋设在墙壁内的结构物)。在该情况下,例如,利用吊带呈从墙壁吊下的状态的便携式终端,能够通过来自设置在墙壁内部的送电装置的无触点电力传送自动地充电。该在墙壁内组装有送电装置的结构物,除了应用于便携式终端的充电之外,例如也能够应用于向家电制品的动作电力的供给等(这一点,在次级侧设备水平放置型的结构物的情况下也是同样的)。
(第七实施方式)
在本实施方式中,以板状、垫状的结构物为例进行说明。本发明的结构物也包括板(面板较小的板状物)、垫(面积较小的衬垫物、敷设物、覆盖相应位置的覆盖物,例如具有摩擦、冲击等的缓冲功能)。
板、垫的材质并无限定,例如能够使用为了具有摩擦、冲击的缓冲功能而具有挠性(能够弯曲的性质)、弹力的橡胶、塑料、合成纤维的织物等(并不限定于此)。当然也能够与先前说明的实施方式同样由丙烯酸等合成树脂构成。
图36是表示板状、垫状的结构物的例子的图。在本实施方式中,例如能够采用第四实施方式的方式。即,如使用图33(A)、图33(B)所说明的,采用设置表示高谐波检波输出的状态的通知部,以通知信号作为指标,使次级侧设备反复试验性地移动,进行相对原线圈的次级线圈的定位的方式。
在图36中,板(垫)650具有能够埋设送电装置10的程度的厚度,送电装置10埋设在板(垫)650的内部。该板(垫)650放置在桌子950上。
便携式终端510的用户以表示高谐波检波输出的状态的显示部(LED)16的点亮状态、点亮颜色等为指标,使便携式终端510反复试验性地移动,相对原线圈(L1)进行次级线圈的定位。在定位完成之后,开始从送电装置10向受电装置40的送电。
与无触点电力传送对应的板状或垫状的结构物的移动性、搬运性优异,因此用户能够方便地在喜好的位置利用无触点电力传送。如果将送电装置埋设在板、垫内,则也能够与板、垫一同移动送电装置。
(第八实施方式)
在上述实施方式中,高谐波检波电路25、次级线圈的接近检测电路(28、CP1)作为用于调整原线圈(L1)和次级线圈(L2)的位置关系的机构进行了说明,但如果改变观点,则这些电路也能够作为检测(判定)放置区域(Z1)上的物品是否能够成为送电对象的单元起作用。
即,能够由高谐波检测电路25检测高谐波表示放置在放置区域上的不是螺钉、钉子等,而是能够成为送电对象(至少具有这样的可能性)的次级侧设备。即,高谐波检测电路25具有作为检测放置在放置区域(Z1)上的物品是否为能够成为送电对象的设备的单元(是否为适当的次级侧设备的检测器)起作用。
同样的,能够由次级线圈的接近检测电路(28、CP1)检测次级线圈的接近,即表示能够成为送电对象的次级侧设备正在接近,在该点上,接近检测电路也具有作为检测放置在放置区域(Z1)上的设备是否为具有次级线圈且能够成为送电对象的次级侧设备的单元(是否为适当的次级侧设备的检测器)起作用。
即,根据本实施方式,初级侧设备能够自主地(并且活用无触点电力传送系统必然具备的功能,以简单地结构自然地进行)检测放置区域上的物品是否能够成为送电对象(次级侧设备的资格判定)。
如果能够在初级侧单独地进行放置区域上的物品是否能够成为送电对象的判定,则不需担心向不能够成为送电对象的物品进行不需要的送电,能够得到防止无用的电力消耗、发热的效果。
在上述例子中,初级侧能够自主地检测次级线圈位置等,但是也并不限定于此。例如也能够设想次级侧设备向初级侧发送某种作为指标的信号,初级侧设备接受到该信号而进行次级线圈位置的判定的情况。此外,也可以是次级侧设备发送本身ID信息,初级侧设备接受到该信号,认知次级侧设备为送电对象。
此外,例如,在图33(A)、图33(B)(或图36)的结构中,显示部(通知部16)能够向用户通知放置区域Z1上的物品是否为能够成为送电对象的设备(例如,具有适合规格的次级侧结构的次级侧设备)。例如,在高谐波检波电路25的接受信号电平适当的情况下,判定为能够送电的次级侧设备,例如使绿色的灯点亮。由此,用户能够知道已允许使用无触点电力传送系统。
(第九实施方式)
在本实施方式中,图1(A)所示的放置区域Z1由透明部件(包括半透明部件)构成。此外,放置区域以外能够由不透明部件(或与放置区域的光反射率不同的部件)构成。
在该情况下,用户在能够认知放置区域Z1的同时,能够目视观察放置区域Z1的下侧(内部),因此能够容易地直接或间接地把握设置在放置区域Z1的下方的原线圈(L1)的位置。
例如,能够直接视觉辨认原线圈(L1)。或者,例如原线圈(L1)被IC封装体等覆盖,而在IC封装体等上附有表示线圈位置的标记。在该情况下,用户能够以该标记作为指标,把握原线圈(L1)的位置。
由此,例如第二实施方式所示,在用户自已使次级侧设备的位置移动而进行原线圈(L1)和次级线圈(L2)的定位的情况下,能够更容易地进行定位,能够使用户使用更方便。
以上参照实施方式说明了本发明,但本发明并不限定于此,能够有各种变形、应用。即,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行很多变形,这对于本领域的技术人员是能够容易理解的。
于是,这样的变形例也全部包括在本发明的范围内。例如,在说明书或附图中,至少一次与更广义或同义的不同的用语(低电位侧电源、电子设备等)共同记载的用语(GND、便携式电话机·充电器等),在说明书或附图的任一个位置中,也能够置换为该不同的用语。此外本实施方式和变形例的全部组合也包括在本发明的范围中。
此外,送电控制装置、送电装置、受电控制装置、受电装置的结构和动作、初级侧中的次级侧的负载检测的方法也不限于本实施方式中所说明的,能够实施各种变形。
此外,结构物的大小、用途也没有限定,本发明能够广泛地进行应用。
此外,在上述实施方式中,说明了由初级侧设备自发检测次级侧设备的相对位置,但也可以从次级侧设备向初级侧设备发送定位信息,从而初级侧设备得知线圈间的定位状况,这样的内容也包括在本发明中。在该情况下,基于来自次级侧设备的定位信息检测两线圈的位置关系的电路与本发明的位置检测电路相当。
此外,作为次级侧设备(电子设备),设想卡片型的设备、家电制品等广阔范围的设备。此外,作为检测次级侧设备放置在放置面上的情况的方法,也能够利用由于次级侧设备的自重而使开关导通的类型的机械式的放置检测,该内容也包括在本发明中。在该情况下,检测开关的导通而检测次级侧设备的放置(放置)的电路与本发明的位置检测电路相当。
如以上所说明的,根据本发明的至少一个实施方式,例如能够得到以下效果。但是,以下的效果并不限于同时得到,以下的效果的列举不能够被用作对本发明的不当限定的依据。
(1)如果使用本发明的至少一个实施方式的结构物,则送电装置(初级侧设备)能够自发地检测送电装置(初级侧设备)和受电装置(次级侧设备)的相对的位置关系。通过使用该位置关系的检测信息,能够有效地进行原线圈和次级线圈的定位。也能够自动地进行原线圈和次级线圈的定位。
(2)在利用结构物的放置面的一部分作为次级侧设备的放置区域的情况下,放置面的其他区域例如能够用作放置次级侧设备以外的物品的空间
(3)在送电装置和受电装置被具有期望的刚性且具有放置面的平板隔开的情况下,在不进行次级侧设备的充电等时,能够在次级侧设备的放置区域中放置次级侧设备以外的物品。因为送电装置埋设在平板的放置面的下方,所以送电装置被该平板将其与外部隔开,例如,不用担心水等液体流入送电装置侧,此外,也不用担心物体落下,能够安心地使用。作为平板,例如能够使用丙烯酸等合成树脂。
(4)在原线圈和次级线圈相对的区域中,在平板上设置切口,原线圈和次级线圈不通过平板直接进行送电和受电的情况下,能够防止与由平板引起的传送电力的损失相应的传送效率的降低。
(5)与无触点电力传送对应的结构物,例如能够用作系统桌这样的多功能的事务用桌,由此,能够在日常生活中使用通用性和便利性极高的次世代的无触点电力传送系统。
(6)与无触点电力传送对应的结构物例如能够用作便携式电话的售卖店中的能够对多个便携式终端同时进行充电的充电台。此外,也能够用作家庭饭店、在年轻人中很有人气的酒吧等中的柜台等。
(7)与无触点电力传送对应结构物,例如能够用作公寓、独幢住宅中的墙壁(送电装置等埋设在墙壁内的结构物)。在该情况下,例如,利用吊带呈从墙壁吊下的状态的便携式终端,能够通过来自设置在墙壁内部的送电装置的无触点电力传送自动地充电。该在墙壁内组装有送电装置的结构物,除了应用于便携式终端的充电之外,例如也能够应用于向家电制品的动作电力的供给等(这一点,在次级侧设备水平放置型的结构物的情况下也是同样的)。
(8)与无触点电力传送对应的结构物,例如能够是板状、垫状的结构物。例如,板(面板较小的板状物)、垫(面积较小的衬垫物、敷设物、覆盖相应位置的覆盖物,例如具有摩擦、冲击等的缓冲功能)。也能够成为本发明的结构物。板、垫的材质并无限定,例如能够使用为了具有摩擦、冲击的缓冲功能而具有挠性(能够弯曲的性质)、弹力的橡胶、塑料、合成纤维的织物等。垫、板的移动性、搬运性优异,因此用户能够方便地在喜好的位置使用无触点电力传送。如果将送电装置埋设在板、垫内,则能够与板、垫一同移动送电装置。
(9)通过使用本发明的结构物,能够适当地利用优异的无触点电力传送系统。如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如能够实现利用由带磁体的次级线圈的接近引起的原线圈的驱动频率的奇数次高谐波的共振的新型的两线圈的相对位置关系的检测方法。
(10)如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如通过调整设置在次级侧的高谐波共振电路的电路参数,能够自由地检测两线圈具有规定关系的情况(一致、离开规定距离R等)。
(11)如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如能够以基于高谐波检波输出的位置检测结果为指标,通过使用致动器、XY平台自动地使原线圈扫描,自动地进行线圈间的定位。
(12)如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如能够以基于高谐波检波输出的位置检测结果为指标,用户使次级侧设备反复试验性地移动而进行定位。
(13)如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如能够基于高谐波检波输出,检测次级侧设备相对规定区域的放置、取下(离开)。
(14)如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如通过组合由初级侧自动检测带磁体的次级线圈的接近的技术、和利用致动器的原线圈的自动定位技术,能够实现定位作业的全自动化。
(15)如果使用高谐波检波电路、次级线圈的接近检测电路,则能够检测放置区域上的物品是否为能够成为具有次级线圈的送电对象的次级侧设备。如果已知不是能够成为送电对象的物品,则例如送电侧控制装置能够停止进行用于无触点电力传送的一切工序。由此不会进行无用的电力传送,不会产生电耗的增大、发热等问题。此外,能够通过通知单元向用户通知该检测结果。这样,用户例如能够得知是否允许热触点电力传送系统的使用。
(16)如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如能够不受次级侧设备的大小、形状、设备设计等的影响,总是能够实现适当的送电,因此能够大幅提高无触点电力传送系统的通用性。
(17)如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如次级侧设备的设计的自由度不受任何限制,因此不会对次级侧设备的制造商产生负担。
(18)如果使用内置在本发明的结构物中的无触点电力传送系统,则例如能够不使用特别的电路(位置检测元件等),而活用无触点电力传送系统所具有的电路结构以检测线圈间的相对位置关系,因此结构不会复杂化。例如,仅是将便携式终端等放置在具有平坦的放置面的结构物(例如桌子)的规定区域上,就能够自动地进行原线圈的位置调整并进行充电,或者,能够手动移动便携式终端等并进行定位,从而,能够实现通用性和便利性极高的次世代的无触点电力传送系统。
(19)根据本发明,能够提供通用性和便利性大幅提高的次世代的无触点电力传送系统,此外,能够方便地利用新型的无触点电力传送系统,能够促进无触点电力传送系统作为社会基础设施的活用,能够对无触点电力传送系统的普及做出贡献。
(20)能够对多个次级侧设备的二次电池同时进行充电。这样的结构物例如能够作为能够对多台便携式终端同时进行充电的充电台,设置在便携式电话公司的出售店的店内,供顾客自由使用。
以上参照实施方式说明了本说明,但本发明并不限定于此,能够进行各种变形、应用。即,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行很多变形,这对于本领域的技术人员是能够容易理解的。
于是,这样的变形例也全部包括在本发明的范围内。例如,在说明书或附图中,至少一次与更广义或同义的不同的用语(低电位侧电源、电子设备等)共同记载的用语(GND、便携式电话机、充电器等),在说明书或附图的任一个位置中,也能够置换为该不同的用语。此外本实施方式和变形例的全部组合也包括在本发明的范围中。
此外,送电控制装置、送电装置、受电控制装置、受电装置的结构和动作、初级侧中的次级侧的负载检测的方法也不限于本实施方式中所说明的,能够实施各种变形。
本发明达到促进通用性和便利性大幅提高的次世代的无触点电力传送系统的普及的效果,从而作为具有次级侧设备的放置面的结构物是有用的。

Claims (17)

1.一种结构物,包括:
放置部件,具有放置包括无触点电力传送用的受电装置的电子设备的放置面;以及
送电装置,用于无触点电力传送,
所述结构物其特征在于,
所述送电装置包括原线圈,所述受电装置包括次级线圈,
所述送电装置经由电磁耦合的所述原线圈和所述次级线圈无触点地向所述受电装置传送电力,
并且所述送电装置包括检测所述原线圈和所述次级线圈的位置关系的位置检测电路。
2.根据权利要求1所述的结构物,其特征在于,包括:
通知部,通知所述位置检测电路的位置关系的检测结果。
3.根据权利要求1或2所述的结构物,其特征在于,
所述位置检测电路基于由于带磁体的所述次级线圈的接近而变动的所述原线圈的线圈端电压或线圈电流,检测所述原线圈和所述次级线圈的位置关系。
4.根据权利要求1或2所述的结构物,其特征在于,
所述位置检测电路是检测所述原线圈的驱动频率的高谐波信号的高谐波检波电路。
5.根据权利要求4所述的结构物,其特征在于,
在所述原线圈的中心和所述次级线圈的中心为规定的位置关系而进行电磁耦合时,与所述原线圈的驱动频率的高谐波共振的共振电路被构成,并从所述高谐波检波电路输出共振峰值信号。
6.根据权利要求5所述的结构物,其特征在于,还包括:
致动器,用于移动所述送电装置的所述原线圈在XY平面上的位置;以及
XY平台,通过所述致动器的驱动,移动所述原线圈的位置。
7.根据权利要求6所述的结构物,其特征在于,
所述送电装置包括送电控制装置,所述送电控制装置包括:送电侧控制电路,控制向所述受电装置的送电;高谐波检波电路,检测所述原线圈的驱动频率的所述高谐波信号;运算电路,基于所述高谐波检波电路的检波信号进行规定的运算,求取所述次级线圈的中心的位置;以及致动器控制电路,控制用于移动所述原线圈在XY平面上的位置的致动器的动作,
所述致动器控制电路为了检测所述次级线圈的位置而对所述原线圈进行扫描,
基于由用于检测所述次级线圈位置的扫描所得到的数据,所述运算电路进行所述规定的运算,求取所述次级线圈的中心的位置,
所述致动器控制电路使所述原线圈移动,使得所述原线圈的中心位置成为由所述运算求取的所述次级线圈的中心位置。
8.根据权利要求7所述的结构物,其特征在于,
所述原线圈和所述次级线圈为圆形线圈,
所述致动器控制电路驱动所述致动器使所述原线圈沿着与所述次级线圈交叉的第一轴移动,实施用于检测次级线圈位置的第一扫描,
所述运算电路在所述第一扫描中,通过运算求取连接得到所述高谐波检波电路的检波信号的峰值的两点的线段的中点的座标,
所述致动器控制电路驱动所述致动器,使所述原线圈沿着与所述第一轴正交并且通过在所述第一扫描中求取的所述中点的第二轴移动,实施用于检测次级线圈位置的第二扫描,
所述运算电路在所述第二扫描中,通过运算求取连接得到所述高谐波检波电路的检波信号的峰值的两点的线段的中点的座标,
所述致动器控制电路驱动所述致动器,使所述原线圈移动,以使所述原线圈的中心的位置成为在所述第二扫描中求取的所述中点的位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的结构物,其特征在于,
具有所述放置面的放置部件具有耐受规定重量的强度,并且,所述原线圈和所述次级线圈隔着所述放置部件进行电磁耦合。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的结构物,其特征在于,
具有所述放置面的放置部件在所述原线圈与所述次级线圈相对的区域中设置有切口部,由此,所述原线圈和所述次级线圈不隔着所述放置部件进行电磁耦合。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的结构物,其特征在于,
所述放置面的至少一部分具有与平面状的所述原线圈的线圈面平行的面。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的结构物,其特征在于,
所述结构物为桌子状的结构物。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的结构物,其特征在于,
所述结构物为壁状的结构物。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的结构物,其特征在于,
所述结构物是具有可搬性的板状结构物。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的结构物,其特征在于,
所述结构物是具有可搬性的垫状结构物。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的结构物,其特征在于,
所述放置面上能够放置多个所述电子设备,并且对多个所述电子设备中的各个所述电子设备并行地进行无触点电力传送。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的结构物,其特征在于,
为了检测所述次级线圈的接近,所述送电装置通过规定频率的驱动信号间歇地驱动所述原线圈。
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